DCS化工廠一體化智能控制系統(tǒng)

喻磊(武漢江漢化工設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

DCS系統(tǒng)就是所謂的分散控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)有很多，包括系統(tǒng)控制的方案較為復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，點(diǎn)數(shù)多，且對(duì)穩(wěn)定性要求較高等。從其便捷度來(lái)講，智能控制系統(tǒng)能夠給人提供更大的便捷，并且其通用性也很高。從其拓展能力來(lái)看，智能控制系統(tǒng)的拓展能力也較強(qiáng)，因此分散控制系統(tǒng)被運(yùn)用到實(shí)際的化工廠中的這種做法，將帶動(dòng)化工業(yè)的整體發(fā)展，對(duì)未來(lái)化工業(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

1 智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和理論

智能控制系統(tǒng)對(duì)于精確度方面要求較高，因此，一個(gè)非常精準(zhǔn)的模型是其執(zhí)行時(shí)所必須具備的，只有在有了一個(gè)精準(zhǔn)的模型之后，智能控制系統(tǒng)的高精確度的要求才能得到保證。智能控制系統(tǒng)的工作內(nèi)容也是非常復(fù)雜的，包括全面檢測(cè)系統(tǒng)信息，同時(shí)處理及獲得信息等工作，而且在遇到相對(duì)難以處理的歷程時(shí)，也運(yùn)用智能控制系統(tǒng)處理。智能控制系統(tǒng)的核心是協(xié)調(diào)，其協(xié)調(diào)級(jí)的主要作用是協(xié)調(diào)不同執(zhí)行級(jí)之間的互動(dòng)情況。協(xié)調(diào)級(jí)雖然對(duì)模型的準(zhǔn)確性要求不高，但是協(xié)調(diào)級(jí)要具備學(xué)習(xí)能力。一定程度的學(xué)習(xí)能力是協(xié)調(diào)級(jí)必不可少的要求。因此協(xié)調(diào)級(jí)能夠?qū)h(huán)境中的各種性能和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行較好控制，并且協(xié)調(diào)級(jí)也可以對(duì)上一級(jí)發(fā)來(lái)的指令和語(yǔ)言符號(hào)等進(jìn)行更好的接受和獲取，其組織能力也較為具體。而組織級(jí)則起到一個(gè)中介的作用，比如操作員發(fā)來(lái)口令，則組織級(jí)就能將操作人員發(fā)來(lái)的口令翻譯成一種能夠被識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言。雖然完成的是較為低級(jí)操作的任務(wù)，但其在智能控制系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是不可或缺的。

如果沒(méi)有組織及對(duì)操作人員發(fā)來(lái)的命令進(jìn)行翻譯，那么智能控制系統(tǒng)將不能獲得操作人員對(duì)其發(fā)出的命令，那么對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將無(wú)法接收到命令，也無(wú)法展開(kāi)相應(yīng)的工作。每個(gè)級(jí)的識(shí)別功能也是不同的，站在執(zhí)行級(jí)的角度來(lái)看，其識(shí)別功能能夠觀測(cè)到系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)生的變化，并且能夠?qū)⒂袉?wèn)題的數(shù)據(jù)截取出來(lái)。協(xié)調(diào)級(jí)的識(shí)別功能才能夠?qū)?zhí)行級(jí)發(fā)生的改變來(lái)進(jìn)行分析與整理，其中包括分析整理，執(zhí)行及所發(fā)出的測(cè)量數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)級(jí)具有將執(zhí)行級(jí)發(fā)生數(shù)據(jù)改變進(jìn)行整理的功能。組織級(jí)是負(fù)責(zé)解釋和翻譯，將上級(jí)發(fā)來(lái)的指令進(jìn)行翻譯[1-3]。

2 DCS控制系統(tǒng)在化工廠中的應(yīng)用

2.1 對(duì)象

次磷酸鈉這種材料，是次磷酸即HPA裝置中主裝置所采用的原料。次磷酸鈉，在其生產(chǎn)過(guò)程時(shí)的流程也較為復(fù)雜，在其生產(chǎn)時(shí)只有通過(guò)化學(xué)的離子交換才能實(shí)現(xiàn)。

2.2 方案

將DCS系統(tǒng)運(yùn)用到化工廠中，通過(guò)該裝置所采用的控制系統(tǒng)，企業(yè)成本得到節(jié)約，生產(chǎn)效率也得到提高，該系統(tǒng)使得產(chǎn)品的質(zhì)量更好，而且生產(chǎn)效率更高，污染更少，消耗相對(duì)較低，大大節(jié)約了原材料的使用。

該系統(tǒng)通過(guò)使用計(jì)算機(jī)，利用其先進(jìn)的控制系統(tǒng)算法，進(jìn)行全程監(jiān)控控制，這種將現(xiàn)代技術(shù)融合到化工廠的做法使得生產(chǎn)過(guò)程能夠完全掌控，還能夠最大化的提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)產(chǎn)量得到提高，并且能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。該系統(tǒng)集齊了各種工具，比如：DMS、CRM等以及實(shí)時(shí)的信息傳輸?shù)裙ぞ?。這些工具使得多個(gè)系統(tǒng)之間能夠相互配合，密切合作。這種合作使得信息流在各個(gè)系統(tǒng)之間能夠無(wú)縫的傳遞，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)字化的化工廠來(lái)說(shuō)，信息流能夠在各種系統(tǒng)之間無(wú)縫的傳接這種做法對(duì)其奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次，還有一系列的控制，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能化和數(shù)字化的化工廠來(lái)說(shuō)也是非常有益的。比如邏輯順序和智能系統(tǒng)反饋的控制，還有一些其他復(fù)雜的運(yùn)算與算法等也是對(duì)奠定智能化化工廠，有著比較重要的好處。這證明在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，智能控制系統(tǒng)能夠很好地完成人們的要求，并且達(dá)到生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。由此可見(jiàn)，智能控制系統(tǒng)對(duì)于化工廠來(lái)說(shuō)，起到了重大的推動(dòng)作用。

2.3 功能及特點(diǎn)

DCS控制系統(tǒng)的組成包括2臺(tái)服務(wù)器、1臺(tái)工程師站、6臺(tái)操作員站、1臺(tái)報(bào)表打印機(jī)和1臺(tái)UPS不間斷電源。這套系統(tǒng)也有著比較詳細(xì)的權(quán)限管理，它分區(qū)域和分級(jí)來(lái)進(jìn)行管理。在其不同的站位點(diǎn)上，也有著不同的操作權(quán)限，這樣做使得系統(tǒng)更加的安全。每個(gè)操作站的工作實(shí)際很簡(jiǎn)單，操作每個(gè)站點(diǎn)指定區(qū)域的設(shè)備即可。系統(tǒng)需要完成操作員發(fā)布的命令，比如啟停設(shè)備等命令時(shí)，系統(tǒng)要能夠接受并且完成。為了達(dá)到對(duì)系統(tǒng)維護(hù)時(shí)的安全性，工程師如果要對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作，只有被指定的人員將系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置成工程師所有的權(quán)限后，工程師才能對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作，這樣做不僅使得各部分人員分工明確，而且能夠在進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，提高安全性。該系統(tǒng)對(duì)工廠的生產(chǎn)狀況也做了比較詳細(xì)的策劃，制定了數(shù)字化交接班的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，避免了交接班信息時(shí)的不流暢的情況，而且能夠避免造成生產(chǎn)損失，極大方便了工作人員在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)的工作。動(dòng)態(tài)監(jiān)控是本系統(tǒng)的一個(gè)突出特色，操作臺(tái)上也可以監(jiān)督操作過(guò)程，而且能夠自動(dòng)修正參數(shù)。對(duì)于極其復(fù)雜的閉環(huán)控制，這樣的操作是存在于系統(tǒng)的軟件組態(tài)里，而且在該系統(tǒng)的軟件主菜里還能夠?qū)Ω鞣N流程的畫面進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)督及顯現(xiàn)，同時(shí)也能夠進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比。

3 DCS控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的常見(jiàn)故障及應(yīng)對(duì)措施

3.1 常見(jiàn)故障

3.1.1 硬件故障

硬件故障是我們?cè)谶M(jìn)行過(guò)程控制時(shí)常見(jiàn)的一種故障，這種故障的產(chǎn)生大部分都是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)模塊所造成的，尤其是在輸入輸出的模塊所出現(xiàn)的故障有極大可能會(huì)引起硬件故障。這種損害也是比較常見(jiàn)的，比如某些參數(shù)，會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，指令也不能夠被很好的完成。這些情況有很大可能是使用機(jī)器的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或者操作人員操作的方法不當(dāng)所造成的。同時(shí)模塊的壽命長(zhǎng)短也會(huì)受到環(huán)境的影響，環(huán)境中的濕度和溫度都對(duì)模塊的壽命有著比較大的影響。因此，工作人員如果對(duì)化工廠進(jìn)行安裝機(jī)器，必須要按照機(jī)器所在的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行嚴(yán)格的操作。

3.1.2 軟件故障

軟件故障大多是由于自身缺點(diǎn)導(dǎo)致的，這類故障大多發(fā)生在調(diào)試階段，大多是因?yàn)樵O(shè)定程序過(guò)于復(fù)雜，并且工作量龐大，所以軟件出現(xiàn)故障這種情況也是比較常見(jiàn)的。因此，操作人員在進(jìn)行軟件調(diào)試這個(gè)階段，必須要認(rèn)真仔細(xì)，如果在進(jìn)行調(diào)試軟件時(shí)發(fā)現(xiàn)任何軟件問(wèn)題，都必須向DCS調(diào)試員進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)積極配合DCS調(diào)試員一起解決軟件故障。如果能夠順利通過(guò)調(diào)試階段，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行的軌道，在以后的使用時(shí)間里也極可能很少出現(xiàn)軟件故障這種情況。

3.1.3 人為故障

除了系統(tǒng)會(huì)發(fā)生的硬件故障以及軟件故障等，還有一個(gè)比較常見(jiàn)的故障就是人為故障。人為故障也是有著很大的不確定性的，人為導(dǎo)致的故障可能是多種多樣的，有可能是操作失誤所導(dǎo)致的，有可能是專業(yè)能力不夠所導(dǎo)致的，還有可能是監(jiān)管沒(méi)有很好的進(jìn)行，或者是管理不夠嚴(yán)格導(dǎo)致人員的疏忽等原因所產(chǎn)生的。這就使得工作人員不僅要在工作的時(shí)候，以更高的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)要求要求自己，同時(shí)也必須具備一定的系統(tǒng)管理能力，這樣才能夠減少人為故障，使操作過(guò)程更加有保障。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

3.2.1 DCS系統(tǒng)運(yùn)行與管理

對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行日常的檢查和巡視就是對(duì)智能控制系統(tǒng)進(jìn)行的管理，如果我們要達(dá)到理想中的狀態(tài)，那就必須每天都要進(jìn)行檢查各種軟件，同時(shí)也要加強(qiáng)對(duì)軟件的控制與管理。在查看軟件的過(guò)程時(shí)，也必須要注意到硬件的狀況。只有這樣，才能達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失的效果。因此在日常的巡視和檢查中，我們必須要注意檢查的內(nèi)容、時(shí)間以及周期，必須對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)記錄。因此這就要求在工作過(guò)程中，工作人員必須對(duì)某些操作細(xì)節(jié)進(jìn)行記錄和關(guān)注，已實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程實(shí)的效率和安全性問(wèn)題，并且確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

3.2.2 DCS系統(tǒng)抗干擾措施

為了防止磁場(chǎng)對(duì)于DCS系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾，我們可以在中央控制室里釘上一層鋼絲網(wǎng)，為了能夠達(dá)到與電氣保護(hù)接地系統(tǒng)相連接的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，化工廠發(fā)展的趨勢(shì)是越來(lái)越智能化、數(shù)字化。因此，對(duì)智能化工廠的發(fā)展，這種潮流是必然的，并且是不可逆轉(zhuǎn)的。智能化工廠不僅能夠?qū)崿F(xiàn)便捷化的處理工作，而且能夠較好地達(dá)到安全性更高，效率更好，產(chǎn)量更高的目的，因此智能化工廠這種趨勢(shì)，是必然的。