探讨DCS 控制系统在工业自动化中的应用

2020-01-19李仁刚徐楠楠

中国设备工程 2020年23期

李仁刚，徐楠楠

（国网能源新疆准东煤电有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

DCS 控制系统是通过计算机的中枢控制作用，结合互联网的连接运转模式，对工业自动化生产的整个流程进行高质量监控的控制系统，能够达到对工业生产设备运行情况更加详细的掌握，以及对生产过程更加严格的控制。在DCS 控制系统中，有着多种先进的科学技术，包括多媒体设备技术、网络通讯技术、计算机信息数据技术等等，能够发挥出多种技术优势。尤其在当下的科技发展形势下，丰富的人机界面交互操作能够使DCS 控制系统得到更多和更好的功能发挥。在网络节点环节方面，DCS 控制系统也能通过良好的运转状态，保持活跃的中枢神经，使系统能够稳定可靠的运行，并具有极高的网络安全性。

1 DCS 控制系统概述

1.1 DCS 控制系统及其发展趋势

DCS 控制系统主要通过发达的运算能力对工业生产过程进行设备和细节的监控等功能，包括对微型计算机内部数据模块内容的提取以及相应数据的运算分析和存储等，既能够保证较高的准确率，又能够保证较高的运行速度。在工业生产过程中，能够对生产设备和生产情况做到第一时间的快速掌握，并对各项运行参数进行了解，通过功能模块丰富、界面风格简洁的人机交互界面便捷的进行相关操作。当工业生产发生故障时，能够快速对故障进行定位、分析和诊断，采取相应的处理措施，降低故障对工业生产的不良影响，有助于工业生产活动高效率和高质量的进行。

1.2 DCS 控制系统结构

计算机网络技术是DCS 控制系统的基础结构技术，通过三种节点的网络连接，使系统操作人员和工程师能够通过DCS 控制系统对工业生产现场进行实时操控。工程师还能够通过微型计算机离线组态的方式，使DCS 控制系统的配置达到更加优化的状态。在DCS 控制系统的实际操作中，通过人机交互界面的显示屏选择相关功能模块，进行控制命令的传达，可以根据实际的工业生产需求，进行特殊功能和规定的设计。所以在工业生产中，应用DCS 控制系统需要加强实际工业生产情况和DCS 控制系统的结合，使DCS 控制系统能够更加符合工业生产的需求。

1.3 DCS 控制系统特点

现阶段，工业生产过程控制中，需要对参与生产的各类机械设备进行严格控制，DCS 控制系统所具有的运算能力优势就是其中重要的控制功能基础，能够同时进行多种复杂性能的操控，包括对微型计算机数据信息内容的获取和处理的同时进行相关的分析、显示和记录等，大大提高了控制系统的运行效率。系统的操作人员需要通过人机交互界面进行系统操作，能够使操作人员简洁明了地掌握多种功能的作用和方法，提高操作人员在操作过程中的速度和准确性，降低误操作和操作故障等问题的发生。还能够通过显示屏对工业生产过程中的机械设备数据进行掌握，并进行相应的处理、分析、传输等。具体的单元内容也可以通过显示屏显示出工业生产过程中的细节数据，作为管理人员对生产情况的了解和调整依据。如果想对DCS 系统控制方案进行修改，也可以直接在显示屏中通过功能模块进行重新调整，不需要再进行复杂的停机、重连或改线等方式。DCS 控制系统基于计算机网络技术，与系统管理监督人员的工程师站和过程控制现场的I/O 控制站进行连接，使工程师能够根据工业生产情况对系统的功能模块进行相应的调整，也能够在系统中填写新的控制规则，但在进行调整时，必须对整个控制方案有所了解并进行相应的调整，确保控制方案的顺利进行。

2 DCS 控制系统常见问题及应对措施

2.1 软件设备

在任何系统中，都可能存在软件设备的故障问题，通常是由于兼容性较低、无法下装以及功能缺陷而导致。也就是在实际的DCS 控制系统应用中，软件设备涵盖了工程师站、组态、操作员站、服务器等，每种软件设备都有着不同的功能和特性，通常服务商也存在差异，所以常会引发软件设备之间的冲突，使系统功能无法有效运行。针对软件设备问题，首先可以采取先对软件的兼容性进行检查方式，讨论是否能够排除兼容性所引发的故障；其次，可以进行测试下装软件，对下装软件问题进行进一步排除；最后，是对软件设备的管理机制进行检查，并在工业生产活动应用过程中，对软件设备进行相应的优化，通过硬性的体系作用，使软件得到科学规范，避免由于管理机制问题导致的软件设备故障。

2.2 操作过程

在DCS 控制系统操作过程中产生的故障较为复杂，包括操作异常、运行异常、系统死机等情况，会对工业生产造成较大的不良影响。主要故障原因包括计算机系统受到病毒攻击导致网络产生延迟或系统功能无法正常运行；MCU 容量的设置不合理或没有对长期运行的机箱进行定期清理，导致系统内存占用过大、机箱内配件接触不良、风箱故障等情况。当发生DCS 控制系统内部故障时，会产生显示器蓝屏、系统死机等问题，需要对问题原因进行逐一排查。为了避免DCS 控制系统在操作过程中的故障发生，就需要加强在日常操作中的维护管理工作，包括安装强力的杀毒软件，定期对系统进行病毒查杀，确保系统在安全的网络环境下运行；对MCU 容量进行科学设置，预防MCU 容量过高或过低的问题发生等。

2.3 干扰因素

DCS 控制系统是通过计算机网络技术对传达的指令进行执行，传达的过程中可能会受到干扰因素的影响，导致传达的效率降低或准确性降低，包括电磁绕组对模拟量的干扰、变频器对通讯设备的干扰等。当受到干扰因素影响时，会使控制系统的相关功能和设备无法正常运行，严重影响了对工业生产的监管。所以需要加强对相关功能和设备的性能检查，确保保持在良好的运行状态中，并通过滤波器的设置，对变频器的载波频率能够有效地降低，降低干扰因素对DCS 控制系统的不良影响。

3 DCS 控制系统在工业自动化中的应用维护

3.1 制定科学合理的维护计划

随着DCS 控制系统的技术成熟和广泛推广，DCS 控制系统的应用数量持续增长，为了提高DCS 控制系统的应用效果，需要根据系统的运行情况，制定出科学合理的维护计划，降低系统故障的发生概率，提高系统运行的安全性、稳定性和可靠性，延长系统的使用寿命。比如，在OVATIONDCS 控制系统中，具有软件与硬件相结合的系统特性，能够表现出较高的伸缩和适应性能，对于电脑的应用要求较低，都可以进行冗余，其内部系统为IO 处理系统。所以针对以上OVATION-DCS 控制系统的了解，可以在维护计划的制定中分成两个主要部分，一是针对系统内部软件的维护，二是针对系统的运行和分析情况的维护。科学合理的维护计划能够充分体现出维护工作的科学性和专业性，使DCS 控制系统的运行效率得到有效的保障和提高。

3.2 加强故障检测方法的创新

对故障检测方法的创新能够提高故障检测的效率和准确率，更快速地对故障问题进行处理，使故障导致工业生产的不良影响得到降低。首先，可以采用信息检测法，就是在DCS 控制系统中安装信息收集器，通过对大量信息的收集进行与标准信息的对比分析，当存在超出合理范围的差异情况时，收集器能够向中央控制器进行报警，立即提示相关人员DCS 控制系统中的故障问题存在；其次，可以采用电子控制法，对DCS 控制系统的运行情况进行电子探测仪器的检查，一旦存在异常情况立即报警，同样能够提示相关人员DCS 控制系统中的故障问题存在。

3.3 DCS 控制系统在工业自动化中的内部维护

工业自动化的内部维护是保障DCS 控制系统正常运行的重要关键，DCS 控制系统需要与工业自动化生产紧密连接，才能够充分发挥出系统中的各项控制功能，如果在工业自动化内部出现故障，不仅会导致DCS 控制系统无法正常运行，甚至会导致整个自动化生产奔溃，造成较大的经济损失。以工业自动化生产中应用的OVATION-DCS 控制系统为例，由于系统处理和人机接口单位的兼容性较高，能够及时自动补充资源，所以在对系统进行内部维护时，需要着重检查系统的兼容性情况和信息处理自动化识别功能，当表现出过慢的系统运行速度和不完善的系统数据时，需要对系统进行升级处理等。对于病毒的查杀维护，不仅需要安装强力的杀毒软件，还需要及时对病毒库进行更新，降低新型病毒对系统的威胁，并将DCS 控制系统与计算机网络防火墙进行连接检测，使系统的病毒防御能力能够更好的提高。