DCS系统在大型化肥厂应用研究
时间：2021-02-03 12:00:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：该DCS系统技术先进，系统集成与软件组态开发成功，具有人机界面形象直观，布局合理！操作简便！运行稳定，监控调节方便！可靠性高和投资低等优点"整个生产过程的自动控制投运率达90%以上，大大降低了操作人员的劳动强度，改善了工作环境，应用效果令人满意，达到了国内同类系统先进水平"
中图分类号：TU276.5
0. 引言
DCS既不同于分散的仪表控制系统，又不同于集中式计算机控制系统，它是吸收了两者的优点，在它们的基础之上发展起来的一门系统工程技术，具有很强的生命力和显著的优越性"DCS系统概括起来由集中管理，分散控制监测和通信三部分组成"集中管理部门又可分为工程师站！操作站和管理计算机"工程师站主要用于组态和维护，操作站则用于监视和操作，管理计算机用于全系统的信息管理和优化控制"分散控制监测部分按功能可分为控制站！监测站或现场控制站，它用于控制和监测"通信部分连接集散控制系统的各个分布部分，完成数据！指令及其他信息的传递"集散控制系统软件是由实时多任务操作系统，数据库管理系统，数据通信软件，组态软件和各种应用软件所组成"使用组态软件这一工具，就可以生成用户所要求的实用系统。
1. 系统组成结构与配置方案设计
系统基本组成设计包括工程师站（ES）、操作站（05）、控制站（Cs）和通讯网络scnetll 整个DCS系统由一台工程师站、六台操作员、三个控制站组成。在图1中，系统采用三层通信结构"系统通信网络第一层网络是信息管理网，第二层网络是过程控制网scnetll。
图1系统总体通讯结构图
2. 系统内部测量点的收集和整理
由于是控制系统的全面更换，这就需要我们将界区内的所有测量点信息收集起来，只有有了详尽正确的测点清单，我们才能在下一步的组态设计中准确地完成系统的下位组态程序。在统计中，我们需要详细记录各类测量点的量程，单位，报警值等；而一些流量仪表则需要注意有无开方，内外供电问题；温度点是热电阻还是热电偶，另外系统中的复杂回路也需要我们多加注意，参考下位组态信息并向工艺人员了解相关情况，做到数据统计的精确，力求做到万无一失，减少因数据统计错误而引起不必要的重复劳动。
3. 下位组态的编写
这是此次改造项目的重点任务。它是沟通我们控制器与现场设备的桥梁，工艺流程得靠它来监控和执行。 ECS-100 组态首先需要定义主控卡（控制器）的相关信息，比如控制器型号、网络地址、冗余情况、扫描周期等，定义完成后接着定义数据转发卡（控制站 I/O 单元核心，主控卡连接 I/O 卡件的中间环节）的网络地址、冗余配置、型号类型。做完以上的硬件配置接下来就要根据前期统计的现场测量点来定义相关的 I/O 卡件类型。 由于现场信号分为模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出四类，我们要确定其对应的卡件类型，而且根据部分测点及调节阀在生产中的不同作用，我们需要判断哪些测量点应进行冗余配置，以确保不会因卡件故障而影响工段的生产。 做完硬件配置后我们需要创建系统的自定义变量，其中涉及到调节回路、流量累积、上位流程图中的软按钮等，这些自定义变量与物理变量在组态逻辑中一起被调用，实现相应的功能，依靠它来实现调节回路的运作、顺控程序的运行。下位组态确定之后便能进行机柜内部的布置设计。 首先是电源柜，稳定良好的供电是系统安全长周期运行的前提保证。 本套系统由双重化运行的 MGE Galaxy PW1000 UPS 供电， 在 UPS 电源引入电源柜后又采取环形接法，避免因开关问题引起事故，两方面的措施能极大的提高系统的安全性能。 机柜内的 220V 交流电通往各系统柜的交流输入端以及本机柜的两组 24V 电源箱。 每组 24V 电源箱均为冗余配置，用于给安全栅柜的所有安全栅供电。完成了电源柜，接下来是系统柜、安全栅柜。 ECS-100 系统的每块 I/O 卡件都有相应的底板对应，在系统机柜的处理过程中，我们要合理布置卡件及底板的位置，力求做到整洁美观；而安全栅柜，我们应根据组态配置布置安全栅，合理安排其供电以及信号线端子的排列位置，方便后期的测点调试以及系统运行时的维护工作。
4. 系统停车后系统机柜的更换
这一过程是考验施工人员的耐心与细心程度。在系统完全退出生产后，我们要将现场的电缆从原系统机柜内退出来，做好详细的标识，并且要将每根电缆的屏蔽线保存完好。 通过以往的经验，在外界环境恶劣时，无屏蔽线对信号的干扰较大，所以在移动电缆时尽量保留其
屏蔽线，使其不被破坏。 退完现场电缆，移除旧系统机柜，先确定好电源柜、系统柜以及安全栅柜的摆放顺序，再依次安装新系统机柜，固定在基座上。 接下来的工作是现场电缆的接线以及柜间电缆的连接。 现场电缆的标识由于在前期已经完成，方便了接线工作，而且在系统正常运行后处理单点故障时也方便查找。首先按照设计的端子接线图完成所有的柜间及现场电缆的接线，然后进行网络连接。 本套系统有两层网络，上层为 SCnetⅡ网络，负责控制器与工程师站、操作员站之间的通讯；下层为 SBUS-S2 网络，负责控制器与控制器下属各机笼之间的通讯。 这两层网络均采用思科 catalyst 2960 系列交换机，配置冗余
网络以确保数据通讯的畅通。 最后是系统的接地处理，由于感应电对生产的危害性较大，轻则造成生产工序的波动，重则造成停车，所有接地措施必须做好。 本套系统的接地为常用的工作接地和保护接地，现场电缆的屏蔽线连接工作地，机柜及其部件接入保护地，最大程度地减少感应电、静电等流入系统，对系统运行造成波动。
5.总结展望：
加强开放性：不同厂家DCS产品兼容联网，管控一体化：大力发展和完善DCS的通信功能，并将生产过程控制系统与工厂管理系统联结在一起，高度重视系统的可靠性：在软件的设计中采用容错技术；不断引进各种先进控制理论，以提高系统的控制性能如自适应！最优！模糊控制等，将现场总线引入DCS，使DCS控制功能更加强大。
参考文献
1.胡平杰.谈谈自动化仪表与DCS系统的安全防护.明.石油化工自动化2004第二期
2.厉玉鸣.化工仪表及自动化：.化学工业出版社.1999.
3.袁任光.集散控制系统应用技术与实例，北京：机械工业出版社，2003.3
