化工仿真DCS

化工仿真DCS（精选7篇）

化工仿真DCS 第1篇

关键词：化工仿真,数学模型,DCS,OPC接口,通信

1、引言

随着化工行业的发展, 操作人员的操作技能越来越成为提高企业效益的根本途径之一。只有操作技能提高了, 才能避免装置的非计划停工, 才能做好优化生产, 从而提高企业的效益。

目前, 化工行业的技能培训不外乎两种形式:单机的模拟流程培训和DCS系统仿真培训。这两种培训模式通用性比较强, 具有很大的局限性。

鉴于上述两种培训的局限性, 山东化工职业学院以齐鲁石化胜利炼油厂140万吨延迟焦化装置的工艺流程为基础, 在模拟流程软件中 (服务器) 建立其相应的工艺数学模型, 在Honeywell公司TPS系统中建立焦化装置的相应控制策略和流程图, TPS系统中的OPC服务作为模拟流程服务器中的OPC服务的客户端进行数学模型与TPS系统之间数据的双向通讯。

由于装置模型与真实DCS挂接, 可以实现对操作人员装置开、停工、事故处理和适应真实DCS使用的模拟操作。还可以在某此方面实现对装置相关操作规程合理性和安全性的验证。对于新建装置系统的开发, 可以将装置模型替换为实际装置, 减少开车时间, 提高经济效益。

2、仿真系统结构

该系统主要由流程模拟系统和TPS系统两部分构成。

在流程模拟系统中安装有流程模拟软件、仿DCS操作台、评分系统和东方仿真提供的OPC服务。

TPS系统是美国Honeywell公司生产的DCS系统, 在其操作站中安装有OPC服务的客户端软件, 负责与流程模拟系统进行数据通讯。该系统的结构如图1所示:

3、仿真系统的DCS系统简介

仿真系统采用美国Honeywell公司的TPS系统, 该系统将整个工厂的商业信息系统与生产工程控制系统统一在一个平台, 是目前较为流行且先进的控制系统。关于该系统的诸多功能在这里不再赘述。

根据仿真系统的工艺要求和教学要求, 根据现有设备条件及控制要求, 设计了包括2个TPS仿真控制器 (各20块IO卡件) 、8台GUS操作站、2个NIM接口站和一个HM历史站的TPS控制系统。该控制系统的结构简图如图2所示:

4、仿真系统的流程模拟系统简介

仿真系统中的焦化装置模型以齐鲁公司公司焦化技术比武的仿真软件为基础, 结合齐鲁公司胜利炼油厂140万吨延迟焦化装置 (第二延迟焦化装置) 的实际运行情况进行了部分修改---针对我公司焦化装置实际流程特点, 对模型进行了修改, 修改内容包括原料进料中换热部分、柴油和蜡油侧线抽出线的流程修改、加热炉的点火和烟气控制、接触冷却部分的流程、透平压缩机、塔顶侧线循环与汽油回流线等, 去掉了实际工艺中的吸收和稳定部分。

5、DCS系统控制策略组态

根据控制要求, 共在DCS系统中建立了694个IO点和66个PID点, 并绘制17幅流程图。

在对DCS系统控制策略的组态过程中, 需要注意的是, 所建立数据点的数据类型不需与仿真模型所能接受的数据类型保持一致。由于仿真模型所接受的数据类型只有实数和布尔量。因此, 所有模拟量的参数选择实数类型数据, 而数字量的参数选择布尔量类型数据。

6、仿真系统与DCS系统之间的通讯调试

仿真系统的通讯软件采用东方仿真公司的OPC软件和青岛海天炜业公司的OPC软件。

东方仿真公司提供的OPC软件集成于仿真软件中, 不需要单独设置;而青岛海天炜业公司的OPC软件分别安装于仿真模型服务器 (OPC Server) 和GUS操作台 (OPC Proxy) 。主要作用是获取GUS操作台发出的指令到OPC Server, 同时将从仿真模型中获取的数据传输到GUS操作台的 (OPC Proxy) 。主要设置有以下几个方面:

6.1 定义通讯接口

这一设置在仿真控制其中进行。定义的参数中:

Computer Name:仿真服务器的机器名

OPC Server Name:Martrikon OPC Honeywell TPS.1

设置界面如图3所示:

6.2 建立仿真模型的输入输出点

建点的主要参数有:

Tag Name:点名, 做多16个字符。可以与DCS点的名字相同, 也可以不同。

Point Form:点的类型。全点或半点。必须与DCS点的类型设置一致。

Point Descrirtion:点的描述。

Engineering Unit Descriptor:工程单位

Control Algerithm:控制算法 (PID、AI、AO等) 。必须与DCS点的设置一致。

PV High Range in Engr:工程上限。必须与DCS点的设置一致。

PV Low Range in Engr:工程上限。必须与DCS点的设置一致。

设置界面如图4所示:

7、仿真系统投用的意义

此套系统主要应用于以下三方面:

(1) 化工操作人员培训; (2) 仪表技术人员培训及科研开发; (3) 学生的实验实训教学。

因此, 其应用意义也主要体现在以下三方面:

(1) 学员可以独立进行焦化装置的工艺操作, 从而加深学员对装置工艺原理、工艺流程和控制方案的理解, 从而全面提升员工的理论水平和操作技能。 (2) 该培训系统对于仪表技术人员来讲, 是专业培训和技术练兵的有利平台。公司可组织仪表技术人员在利用该系统进行技术练兵、技术改造和技术培训。 (3) 该统还可以对化工职业学院的学生进行DCS系统硬件、软件、组态开发、运行管理及维护的实验教学。加深学生对理论知识的理解, 提高学生的动手操作能力。

参考文献

[1]张德泉《.集散控制系统原理及其应用》.电子工业出版社, 2007.

[2]及燕丽, 王友村等《.现代通讯系统》.电子工业出版社, 2000.

化工仿真DCS 第2篇

1 串级控制系统在化工仿真DCS中的应用

这种控制系统是以简单控制系统为基础, 吸收简单控制系统中的一些工作原理而发展出的一种新形势控制系统。这种控制系统在结构上具有一定的特殊性, 在这一控制系统中, 其所具有的调节系统采用的是闭合回路设计, 而且闭合回路设置有两条, 在闭合回路上设置有两个调节器, 分为主调节器和次调节器。所设计的两条回路, 实现了主要调节器和次要调节器的相连, 主要调节器带动次要调节器的运行, 主要调节器所输出的数据, 就是次要调节器的定值, 次要调节器将传输的数据进行输出, 就能够对调节阀进行控制, 从而对主要和次要定值的有效调节。

由上述观点可以看出, 在进行两条回路的串联过程中, 需要对将主回路设定为定值调节系统, 而将次要回路设置为动值调节系统, 次要回路的调节系统利用主要回路的调节系统输出的定值来进行调节阀的运动。而为了保障主要调节系统和次要调节系统能够有效的串联, 就需要在主要回路和次要回路上设置相应的监测变送器以及调节器, 利用调节器对主要回路进行定置输出调节, 然后通过次要回路将数据输出的定值送至调节阀前, 从而对调节阀进行有效的控制。一般来说, 定值通过的第一个调节器可设定为主调节器, 而定值通过的第二个调节器则需要设定为次要调节器, 而主调节器要设置在调节阀前, 这样可以有效的检测出和有效控制输出变量, 从而实现系统的有效运行。

整个系统包括两个控制回路, 主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成;主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

2 分程控制系统在化工仿真DCS中的应用

一般来说, 输出的控制器只能够对一个控制阀形成有效的控制和运动。这样的操作在一定程度会使得控制阀的运行受到限制。而如果在控制回路中设置一个分程控制系统, 就可以利用控制器实现对两个控制阀的控制, 分程控制系统的加入会使得控制器的输出可以对两个控制阀形成有效的运行, 这样就使得控制阀的运行不会受到加大的局限。分成控制系统可以将控制信号划分为几个波段, 每个波段通过输出对各个不同的控制阀形成有效的控制, 从而使得控制阀可以正常的运行, 但是值得注意的是, 控制阀只可以在输出信号的范围之内进行运行, 而不可以超出信号范围进行工作。

现在的化工仿真DCS中, 通常需要利用两个以上的调节器进行参数调节和控制, 由于这一要求, 分程控制系统的设置就显得尤为必要。利用分程控制系统, 可以实现同时对冷、热温度的控制, 在温度低于标准值的时候, 热阀门就会启动, 而在温度高于标准值的时候, 冷阀门就会启动, 这样就可以实现温度的中和, 使得温度保持在标准值, 从而保障化工仿真DCS可以正常运行。另外, 利用分程控制系统还能够有效的应对安全事故的发生, 使得化工机械的运行得到安全的保障。

3 比值控制系统在化工仿真DCS中的应用

一般来说, 在工业生产中, 物料的选用都需要一定的调和, 在生产工艺上, 通常物料的选择都会在两种以上, 而且物料是需要具有一定的比例关系, 才能够将其合理的应用到化工生产当中, 如果物料的配比不合理, 就会使得化工生产出现严重的安全问题, 从而使得生产出的产品在质量上无法保障。针对这种情况, 就需要在物料的配比过程中, 选用适宜的控制系统, 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统, 称为比值控制系统。通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统, 称之流量比值控制系统。比值控制系统可分为:开环比值控制系统, 单闭环比值控制系统, 双闭环比值控制系统, 变比值控制系统, 串级和比值控制组合的系统等。对于比值调节系统, 首先是要明确那种物料是主物料, 而另一种物料按主物料来配比。对于固定床如图1所示。

FIC1425 (以C:为主的烃原料) 为主物料, 而FIC1427 (Hz) 的量是随主物料 (C:为主的烃原料) 的量的变化而改变。单闭环比值控制系统与串级控制系统很相似。但它们功能是不同的, 图1可以看出没有主对象和主调节器, 这是单闭环比值控制系统在结构上与串级不同的地方, 串级中的副变量是调节变量到被控变量之间总对象的一个中间变量, 而比值中, 副流量不会影响主流量, 这是两者之间本质上的区别。

结束语

现代工业高度的自动化、连续性和集成性, 加上石油化工企业易燃、易爆、危险性大的特点, 使得生产过程在企业员工严密的监控下进行, 仿真实验为学员提供了充分动手的机会, 可在仿真机上反复进行开车、停车训练, 在仿真机上, 学员可以根据自己的具体情况有选择地学习。化工仿真DCS系统能模拟工厂实际生产操作, 使得广大的工艺技术人员需要学习和掌握必要的复杂控制知识, 这是实现现代工业生产实现高效、优质、安全、低耗的基本条件和重要保证。

参考文献

[1]高晓新, 魏科年, 周永南.Jx-300xp DCS控制系统在的甲醛吸收工序上的应用[J].常州大学学报 (自然科学版) , 2011 (1) .

[2]宋艳玲.化工仿真教学在工艺类课程中的应用[J].技术与教育, 2010 (1) .

[3]王立全, 杨永红.串级-分程控制的设计及应用[J].石油化工自动化, 2010 (2) .

DCS在化工装置上的应用 第3篇

1.1 系统构成

系统构成可以根据控制的分散度和冗余化水平来选择与工艺过程相适应的控制系统, 每一个信息处理机可进行8～40个回路的控制, 可以在控制、通讯、操作的各级中分别实现冗余化。HF总线为在各站之间, 利用柔性, 信息总线同轴电揽的连接, 进行数据交接的系统, 是分散化系统的关键部分, 这样的通信系统, 在所接各站中, 即使某一站发生故障, 对其它各站毫无影响, 通信可照常进行回路、时间的存取, 每站为300MS, 显示了高速实时性, 见表1。

HF总线通讯系统中, 当某一站发生故障时, 通信指挥对该站旁路方式, 在其余各站之间进行通信, 这种情况下, 正常站对故障站定时进行恢复通信, 来测试通信是否自动恢复。

从控制系统的分散单位来看, 基本控制系统以及双重化控制系统可控制40个回路。

可根据回路结合的范围, 有无反馈控制和顺序控制的结合, 操作员的分担范围等。按照对象过程的特点, 仪表装置的规模, 对冗余化的要求程度, 挑选适当的系统构成。

操作站为进行人-机接口用的站, 可使报警指示、调节计的指示、趋向记录、模拟该流程图画面表示等, 都显示在操作员前面的CRT上, 通过把显示进行时间分割, 就可以把数米至数十米的空间宽度, 集中显示在操作站上。

1.2 具有双重化的现场控制站

现场控制站可完成输入信号的线性化运算、输入指示功能、报警功能顺序控制功能, 并向HF总线进行数据通信。输入信号变换单元, 可以接受两线式变送器信号和15V信号, 对信号进行绝缘集散系统, 在一个控制系统中最多可用16个单元, 每个单元又能控制16个回路。此外, 每个单元又能控制大量的DI/DO接点, 可实现顺控。同时, 还可以有一定量的非控变量输入, 实现数据采集功能, 为了扩大控制站的数据采集功能及降低采集成本, 还专门开发了数据监视单元, 可直接接受热偶或热阻信号, 见表2。

信号变换器与多点控制模拟输入/输出插件、多点控制用脉冲列输入/模拟输出插件、多点模拟输入插件、多点模拟输入输出插件以及多点脉冲列输入插件相接续, 作为输入输出信号变换器使用, 在信号变换器插件箱中, 有连续用的插件箱和输入输出用插件箱两种。双重化的I/O信号, 在这里分路、结合, 进行与现场之间的信号存取。另外, 输入信号变化器插件, 装有2个输出信号回路, 这样就可以将控制用信号分别送出。

1.3 操作站功能

操作站包含以下各种功能, 与操作员及工程师有关系统功能、操作员在进行设备运转时所必要的操作功能、工程师进行系统生成和维护时所必要的工程师功能, 通过把一个虚拟控制盘中的机能画面转换, 过程控制中必要的一切操作和监视功能, 都可以集中在操作员身边实现, 如图1所示。

为了使用和理解方便, 集散系统把反馈控制引入了“内部仪表”的概念, 这样在应用软件的组态生成时, 可基本上不需要计算机的软件知识, 只要象过去的模拟仪表一样, 根据自控系统要求进行仪表选型和仪表间的连接就可以了, 为了提高控制系统的可靠性, 采用了双重化的控制单元, 实现了CPV、I/O卡、电源及通信的双重化。

2 主要控制回路的应用

在I/O清单中, 对于装置反馈信号的节点输出要进行检测并进行报警, 对此类节点, 选用TMC, 如果规定时间内没有收到节点反馈信号, 则报警, 同时发出报警信息, 对于工艺加料过程采用了顺控程序及反馈控制进行生产工艺的自动控制启动顺控程序图。

ABS装置, EBR岗位釜温控制并启动加料程序的配置, 当DCS内部定时器启动时, 则釜温控制在设定温度其间进行手动对釜温进行控制, 利用现场执行器进行串级调节, DCS将对两台执行器通过I/O插卡对釜的温度准确无误进行控制, 直至升温阶段。

关于过程控制中的顺序控制, 采用工作单方式实现程序控制。用顺序控制表来描述控制顺序的逻辑过程, 它可按顺序控制内容先后次序记述, 顺序控制表的扩展和变更简单方便, 并备有计时器、计数器、内部开关等丰富的顺控元件, 可根据模拟信号进行判断和提供安全连锁, 可与反馈控制密切配合动作, 进行回路状态 (MAN、AUT、CAS) 的切换和设定值的切换, 可由顺序系统启动已组态的运算式, 完成高级的顺序控制。

在ABS装置ABS单元EBR计量程序:当泄料阀处于关位, 在DCS上接下EBR胶乳的计量, 当在单体计量选择开关打在POLYB側, 单位槽液面小于设定值, 泵运转开始, SM和AN的批量加料, 当AN加料结束, 进行一次MA的批量加料, SM加料完成单体加料完毕, 灯亮。当液面大于设定值时, 搅拌启动, 当槽内的EBR重量达到设定值时, 泵停阀关。同时延时6秒, 计量完成, 如图2所示。

在传统的模拟仪表装置信号配线、配管来完成, 而在集散系统中, 类似工作靠回路连接功能来完成, 如两个调节单位组成串级回路、选择单元、控制回路、比率控制等多个内部仪表的控制系统, 使用连接功能完成信号的“软连接”, 组成完整的控制回路。

3 批量数据设定单元的应用

ABS装置的生产工艺是以自控仪表批量数据设定进行每一种物料的计量, 集散系统满足了所有批量功能, 批量数据设定单元能方便地由于设定批量生产过程中, 由于产品不同而需要的不同数据, 这些数据可以是反馈控制回路的各种设定值和控制参数, 对每一个批量过程, 不同的设定数据可指定用不同的批量数据设定单元, 对于具体批量过程所使用的设定单元可由操作站或顺序控制系统来选择。

操作站CRT的回路调整画面上显示的也为数据类型符号和相应的值, 在自动化控制中, 手动 (MAN) 向自动 (AUT) 切换时, 如果偏差很大, 操作量会突然变化, 这是不希望的, 集散系统能在手动时, 使设定值始终和测量值一致, 避免向自动切换时操作输出的激烈变化, 装置自控执行器在动作时, 均需向DCS发出反馈信号, 以提醒操作人员掌握工艺生产, 如图3所示。

4 集散系统功能规格在装置中的应用

4.1 系统功能

在一个系统的HF总线上进行几个设备的运转时, 可按控制站将操作监视器进行分组, 也称为操作控制群, 在ABS装置中生产工序和SAN生产工序, 有各自的操作站, 为方便集中管理和集中监视, 在分成组的控制站在运转时, 可以按设备向操作员传递必要的信息, 以正确监视和掌握各工号生产情况, 在分群后工号与工号之间不会对相互装置造成误操作, 并可以在操作站上传递各种信息。在指定的串行打印机上打印, 使整体装置得到更好的运行。

操作控制群有偏群有效和解除两种状态, 在这两种状态中, CRT的组成不变, CRT组成的变更可借助系统组态功能实现, 为能对控制站发生的过程报警迅速采取恰当的对策, 将过程报警做成了系统化。

4.2 操作员功能

各仪表及元件的状态可用工号标记的颜色, 新发生的报警可通过工号标记的闪光来识别, 而且可自由编排在整体观察画面上任何控制分组的任何位置, 在日常仪表维修过程中, 对正在进行过程中所发生的故障, 要进行及时处理, 为了不影响其它仪表正常运行, 采用了集散系统的操作标记功能, 称“挂牌子”, 对本群以外的仪表, 只能作显示, 不能进行操作, 这样对仪表维修人员无论在任何情况下都可以对仪表进行维修。

4.3 工程师功能

装置的自控系统是以顺控为主, 而顺控是靠工程师功能实现的, 在工程师功能中, 有供系统生成用的系统组态功能, 有供系统调试用的系统测试功能, 有供系统维护用的系统维护功能, 以及对系统文件进行管理的系统管理功能。

系统组态功能在生成或变更操作监视功能和控制功能时使用, 其功能规格, 是通过给功能规格书 (工作单) 添写内容, 作为系统汇总而成的, 它包括操作站组态和控制站组态。控制站组态功能是用于反馈控制功能及报警功能的生成和变更。

装置采用了大量的运算或关系式, 以实现顺序控制和反馈控制。

5 结束语

由于装置测量回路, 结点较多, 集散系统是一种将大范围生产过程的信息管理和操作集中化的优秀人机接口, 在装置中得到了充分的利用, 四个生产工序, 在批量调节、反馈控制、顺序控制都采用了集散系统所应用的功能, 使ABS装置所有自控回路得到优良的控制, 与连续生产过程相比, 批量生产过程发挥了高超的操作技能, 操作人员能对过程的变化及时作出正确反应, 并正确发挥添加剂及其用量, 集散系统运用了足够的运算能力来处理更为复杂的回路, 充分利用了顺序控制机能中的定时器, 预置记数器, 状态输入输出等提供的安全联锁功能以及自动启动停止功能。现代科学领域中, 计算机技术和自动化技术是发展最快的两个分支, 计算机控制技术是这两个分支相结合的产物, 它是工业自动化的重要支柱, 工业自动化的广泛应用能够提高企业技术水平, 节约能源, 降低消耗, 促进生产的集成化, 提高产品质量, 发展新型品种, 提高劳动生产效率以及产品的国际竞争力, 控制环境污染, 改善劳动条件, 保证生产安全可靠都起着举足轻重的作用。因此, 工业自动化将成为适应国内外市场竞争的重要手段, 是促进企业现代化生产的有利工具。

摘要：本装置是以丁二烯为原料, 采用乳液聚合法制备聚丁二烯胶乳 (EBR胶乳) 用笨乙烯、丙烯晴以乳液接枝共聚法制备ABS粉料, 以悬浮聚合法制备ABS珠料, 然后采用共掺混法将ABS粉料、SAN珠料和添加剂制成ABS树脂产品。装置采用了先进的DCS控制, 使得控制手段更加可靠, 装置生产工序共为七个生产工序, 即:配料工序、EBR胶乳生产工序、ABS粉料生产工序、SAN珠料生产工序、掺混、挤压、造粒、包装工序、废水处理工序、空气压缩工序。

关键词：DCS,冗余化,HF总线,双重化,反馈控制,顺序控制,操作站,控制站,软连接

参考文献

[1]刘翠玲, 黄建兵.集散控制系统[M].北京:中国林业出版社, 2006.

[2]袁任光.集散型控制系统应用技术与实例[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]白焰.分散控制系统与现场总线控制系统:基础、评选、设计和应用[M].天津:中国电力出版社, 2001.

[4]叶西宁, 张雪申.集散控制系统及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[5]王树青, 赵鹏程.集散型计算机控制系统 (DCS) [M].杭州:浙江大学出版社, 1994.

[6]黄淼云.CENTUM CS1000集散控制系统[M].北京:化学工业出版社, 2001.

[7]王正林, 郭阳宽.过程控制与Simulink应用[M].天津:电子工业出版社, 2006.

新华DCS仿真教学技术研究与实践 第4篇

DCS在电厂中得到广泛的应用, 在为数众多的工业企业中也得到大量的应用, 是目前极为重要的控制方式, 因此相关院校都很重视DCS教学。目前大多数院校采用的是购置真实DCS硬件系统的方式开展教学, 少数院校采用购置DCS仿真教学系统开展教学。但是无论是购置DCS硬件系统还是购置DCS仿真教学系统费用都较高, 各院校一般只配备少数几套。在教学中, 由于设备少, 学生只能一组、一组的练习, 大大影响了教学效果, 不利于教学工作的开展。

在本文中, 提出了基于虚拟DPU根据实验室硬件自主设计DCS仿真教学系统的方法, 设计的虚拟DCS系统可在每台计算机上实现, 大大增加了学生的动手机会, 并节约大量建设经费。

2常见DCS仿真教学系统的实现

目前, DCS仿真教学系统主要有两种:全激励式仿真系统和基于虚拟DCS的激励式仿真系统。

1.1 全激励式仿真系统

如图1所示, 全激励式仿真系统保留分散控制系统的软硬件, 对象用仿真模型实现, 仿真支撑系统模型运行在模型计算机上。在全激励式仿真系统中, DCS部分与现场完全一样, 学生可在全激励仿真系统上进行逻辑的组态、逻辑的修改, 系统的运行、系统的调试等, 学生可以得到在现场工作一样的真实训练效果。但该方案DCS硬件费用较高, 因此采用的学校较少。

1.2 基于虚拟DCS的激励式仿真系统

基于虚拟DCS的激励式仿真系统采用虚拟DPU取代真实DPU硬件设备, 虚拟DPU在非DCS的计算机上实现, 实际分散控制单元中的DPU功能移植到虚拟DPU软件上。这样整个虚拟DCS系统就可以脱离数据采集及数据运算硬件设备而工作, 节省大量硬件投资。图2是实际DCS系统与基于虚拟DCS的激励式仿真机系统的比较。

在基于虚拟DCS的激励式仿真系统上, 可以完成除硬件维护外的所有逻辑组态、系统的运行、系统调试等教学工作。

基于虚拟DCS的激励式仿真系统需要专门的仿真支撑系统平台运行仿真对象模型, 并完成和虚拟DPU通信与数据交换。因此, 基于虚拟DCS的激励式仿真系统一般价格也较贵, 实训室一般只购买几套, 学生动手机会还是相对比较少。

3 完全基于虚拟DPU的DCS仿真教学系统的开发

完全基于虚拟DPU的DCS仿真教学系统可采用如图3所示方式进行开发。在此方式中采用多个虚拟DPU, 部分虚拟DPU仿真DPU运算站;部分虚拟DPU作为仿真对象运行平台, 支撑仿真对象的运行计算。

在学校的DCS实训室中一般建设有真实DCS硬件控制系统和真实的过程对象 (例包含水箱、加热器等的过程对象) , 但一般只建设少数几套, 学生难以得到充分训练。在虚拟DPU中运行的仿真对象数学模型需用DCS软件组态, 用其组态大型火力发电厂对象比较困难, 但用其组态搭建实验室对象数学模型则不是很困难的事, 而且教师一般也有能力完成实验室对象数学模型的建立和组态。通过建立如图3所示的仿真系统, 则学生可以完成除硬件维护以外的所有DCS组态、下装、运行、调试等。建立的仿真系统可以安装到每一台计算机上, 大大提高学生动手练习的机会。

4 新华DCS完全基于虚拟DPU的DCS仿真教学系统的实现方法

4.1 总体设计

新华DCS自带虚拟DPU功能, 借助其虚拟DPU功能, 建立二个虚拟DPU。用一个虚拟DPU仿真取代真实DPU控制柜硬件设备。在另一个虚拟DPU中运行过程控制对象仿真数学模型。仿真对象和虚拟DPU柜通过通信联系。

4.2 建立虚拟网络环境

通过操作系统添加硬件向导, 添加虚拟网卡Microsoft Loopback Adapter建立虚拟网络通信环境。或制作自环网头插在计算机网口, 实现虚拟网络通信。

设置两个虚拟DPU的Vdpu.cfg文件, 将节点号NODE设为不同值 (例1和2) , 虚拟DPU1仿真真实DPU, 虚拟DPU2运行仿真对象数学模型。xnet.ini文件的设置与真实DCS一致。

4.3 输入输出卡件的仿真

模拟量输入卡件采用模拟量下网功能块XNETAI功能块仿真、模拟量输出卡件采用模拟量上网功能块XNETAO功能块仿真、开关量输入卡件采用开关量下网功能块XNETDI功能块仿真、开关量输出卡件采用开关量上网功能块XNETDO功能块仿真等, 并设置相关参数。例XNETAO模块参数设置如图4所示。

4.4 过程对象的仿真

通过对象特性试验测试实验室过程对象特性, 研究其数学模型。将过程对象数学模型采用DCS功能块组态, 并下装到模型运算虚拟DPU2中。

4.5 控制设计组态

控制系统数据库组态、逻辑组态、画面组态、动画连接等除输入输出采用仿真输入输出外, 其余完全与真实DCS组态一致。

控制逻辑组态下装到仿真真实DPU的虚拟DPU1中。

4.6 DPU运算站与仿真对象运算站之间的通信

DPU运算站与仿真对象运算站之间的通信通过上网功能块和下网功能块通信。

5 我校新华DCS仿真教学的实践

我院自动化专业DCS实训室建设了一套含有新华DCS控制柜和高级过程控制对象的真实DCS硬件系统, 高级过程对象包含水箱、加热锅炉、恒压泵、变频泵等。我们按照图3所示方法基于新华DCS的虚拟DPU设计了和实验室真实硬件对象特性基本相同的仿真对象和虚拟DPU控制柜, 并将仿真系统安装在每一台计算机上。教学中, 学生首先在虚拟DCS仿真系统上进行数据库、画面、控制逻辑等等的组态, 组态可下载到操作员站和虚拟DPU中, 并可在虚拟DCS仿真系统中进行系统的运行、调试和投参数等。在虚拟DCS仿真系统上完成控制系统的设计、调试后, 只需将组态中的输入、输出接口根据实验室中真实DCS硬件的接口做相应修改 (其余组态均不需改变) , 将组态下载到真实DCS中, 即可实现对实验室真实DCS硬件过程控制系统的控制。此种方式, 学生可在虚拟DCS仿真系统上得到充分训练, 经过多年实践取得了较好的教学效果。同时基于此系统我们还设计了水箱液位串级控制、锅炉内胆水温与循环水流量串级控制等22项实验, 供过程控制系统课进行实验教学。

6 结束语

完全基于虚拟DPU设计仿真系统, 由于不需购买专门的仿真支撑系统平台, 可大大节省建设经费。该仿真系统设计方法特别适合于建设与实验室控制对象和控制系统完全一致的小型仿真系统, 设计的仿真系统可安装到每一台计算机上, 使学生得到充分的训练。

参考文献

[1]许红兵, 闫蕾.仿真技术在热工控制技术专业教学中的研究与实践[J].中国电力教育, 2014 (316) :53-54.

[2]高叔开, 彭峰, 张聪师, 王心武.火电机组激励式仿真系统的构建[J].计算机仿真, 2005, 22 (06) :253-254.

[3]王立志, 王自岭.基于DCS仿真系统教学模式的研究[J].山东电力高等专科学校学报, 2009, 12 (03) :69-71.

DCS在石油化工中的应用 第5篇

基本控制器可以分散的设置,通过数据高速公路的数据总线把多台控制器与操作站连接在一起,形成各节点都有计算机的分布式计算机控制系统,这类产品统称DCS(Distributed Control System)。

DCS能在石油化工系统中广泛应用是因为它能满足以下功能:(1)模拟量的数据采集和控制;(2)开关量的顺序控制;(3)开关量、模拟量结合进行控制,即混合控制。除此三项控制功能外,还有人机界面友好、安全可靠、易于安装、容易使用、便于维护、便于扩展和升级换代等特点。

据估计,由于DCS在石化行业大中型自控装置中近五年内没有可替代产品,到2005年,我国石化行业要有一千多套装置需要应用DCS控制,而设备更新改造扩容也需要扩大原来DCS系统,至於日常维护、备品备件,那也是很可观的,所以今后一段时间内,DCS在石化行业中的重要性是不容置疑的。

2 DCS的主要构成

DCS主要由控制站、操作站和工程师站、数据通信及网络等三部分构成。

2.1 控制站

DCS系统中,控制站是一个完整的计算机,实际运行中可以暂时在不与操作站及网络相连的脱机情况下,完成过程控制策略,保证生产装置运行。从计算机系统结构来说,控制站属于过程控制专用计算机,其微处理器从8位发展到今天的32位甚至64位。控制站作为一个完整的计算机,它的主要I/O设备为现场的输入、输出处理设备,即过程输入/输出(PI/O),包括信号变换与信号调理,A/D、D/A转换。在信号变换过程中采用隔离技术以防止来自现场的干扰信号,以及与现场连接的端子及输入、输出信号的物理位置的方便确认,这是至关重要的。

控制站是整个DCS的基础,它的可靠性和安全性最为主要,死机和控制失灵的现象是绝对不允许的,而且冗余、掉电保护、抗电磁干扰、构成防爆系统等方面都有效而可靠,才能满足用户要求。

2.2 操作站和工程师站

DCS系统形成初期操作站各工程师站合一,即操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级语言功能等。其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系统通用(Vtility)功能。

DCS操作站是典型的计算机,有着丰富的外围设备和人机界面。目前大多数DCS操作站和工程师站已采用高档PC机或工控机,Windows NT(或Windows98以上)操作系统、客户机/服务器(C/S)结构、DDC(动态数据交换)或OPC(用于过程控制对象链接嵌入)接口技术,可通过以太网接口与管理网络相连。在采用通过监控图形软件(如i FIX、Intouch)这一点上,各DCS厂家做法不一,有的厂家以此为平台,形成“软DCS”操作站,这多用于中小型DCS系统,或以此类软件为核心,进行二次开发;有的厂家对原来的组态软件进行改造,使之符合上述特点,满足系统开放要求。操作站要实现其多项功能,必须完成数据组织和存储两方面任务,如与工位号相关的一些数据,在操作站中要对由某控制站某端子与现场仪表相连的,由物理位置决定的工位规定工位号(即特征号或标签Tag)各工位说明(可以用汉字),使之与工艺对象一致,以保证工艺操作人员的操作,工位号可以在整个系统中通用。其它还有系统配置、操作标记、趋势记录、历史数据管总貌画面组态、工艺单元或区域组态等,这些均组织成文件,最终形成数据库,存储在硬盘的相应区域,使数据具有独立性和共享性、保证数据的实时性、完整性和安全性。

DCS系统组态、操作站组态、控制站组态(上小节中已讲到)均有相应软件,为DCS用户的工程设计人员提供人机界面。

2.3 数据通信及网络

上两节所述控制站、操作站、工程师站,均为通信网络的节点,DCS网络上的节点还可能有上位机(或称高级控制计算站)、与工厂管理网相连的网关等。DCS网络是DCS的生命线,在DCS整个系统的实时性、可靠性和可扩充性方面起着重要的作用。

在当前DCS中通信功能的发展是与全厂管理网络(以太网)技术相融合,逐渐实现通信网络由多重结构向扁平化过渡,所以更具有开放性。

DSC系统的规模与通信能力有关系,而通信的复杂性主要表现在品的互联问题,这样才能够既保证了系统的扩展性,又保护了用户的初期投资。到目前为止,IEEE802.4令牌总线传输方式的通信协议和IEEE802.5令牌环网传输方式的通信协议在DCS系统中应用最广,又近年来因为采用以太网的互联网的普及以太网技术的提升,IEEE802.3办公自动化用局域网标准(人们俗称以太网标准)在DCS系统中已有多家采用。

3 结语

到目前为止,用户对DCS所存在的问题,有三个方面的意见是一致的,即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。这些问题在第三代DCS中已开始得到解决。在21世纪,新一代的DCS应满足用户这方面的需求。下面谈谈在石油化工行业中应用DCS两个问题。

(1)选型问题。DCS选型应在标书中多列出国际或国外的各项标准同时,也要重视国内DCS相关标准。(2)服务问题。服务问题成了DCS厂家或系统集成商的新亮点。如何做好前服务、中服务、后服务是非常重要的。

目前DCS系统在炼化公司广泛使用,而且种类较多,主要有HONEYWELL公司的TPS和TDC300系统,横河公司的CS1000和CS3000系统等等,在今后即将投建的新装置中,将把这些系统各自的特点更好的加以总结,选择更好的DCS系统为炼化生产服务。

摘要：DCS主要由控制站、操作站和工程师站、数据通信及网络等三部分构成,它具有模拟量的数据采集和控制,开关量的顺序控制,开关量、模拟量结合进行控制,即混合控制功能,除此之外还有人机界面友好、安全可靠、易于安装、容易使用、便于维护、便于扩展和升级换代等特点。该系统在石油化工等行业中应用广泛。

DCS在精细化工中的应用 第6篇

精细化工行业中市场需求快速多变, 而且产品更新换代快使得精细化工生产过程中一般采取小批量, 多品种生产, 生产多为间歇或半连续过程, 生产过程的工艺流程复杂, 操作步骤繁杂, 而且劳动强度大。生产工艺介质多为有毒、腐蚀性和易燃易爆的化学品, 生产过程危险性大。这些特点更使得精细化工生产过程难以控制, 一直以来综合自动化水品较低, 基本处于现场人工操作的状态。但是人工操作有很多的不利因素, 产品个人因素影响非常的大, 不同的操作工最后生产出来的产品收率差别很大, 而且体力劳动量非常的大;现场环境恶劣, 对操作工造成很大的危害。

随着市场竞争更加激烈, 客户对产品质量要求更加严格, 国家对安全环保的重视, 迫切需要提高精细化工的自动化水平, 但是它又不同于石油化工, 工艺已经相当的成熟, 不能生搬硬套。我公司较早使用了DCS集散控制系统, 在精细化工行业它有着其它控制系统所不具有的优点, 并且逐渐的摸索出了适合精细化工的一套控制方式。

2 装置采用的是浙江中控WebField JX-300XP系统

SUPCON WebField系列集散控制系统 (DCS) 吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术, 充分利用了最新信号处理技术、高速网络通讯技术, 可靠的软件平台和软件设计技术及现场总线技术, 采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法, 全面提高了控制系统的功能和性能, 实现了多种总线兼容和异构系统综合集成, 可以接入各种国内外DCS、PLC及现场智能设备实现企业内过程控制设备信息的共享。

控制系统由控制节点 (控制节点是控制站、通讯接口的统称) 、操作节点 (包括工程师站、操作员站、数据服务器、数据管理站等) 及系统网络 (管理信息网、过程信息网、过程控制网、I/O总线操) 等构成, 系统结构如下JX-300XP系统具有数据采集、控制运算、控制输入输出、设备和状态监视、远程通讯, 实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算, 以及这些信息的组态、调试、打印、下载、诊断等功能。

采用1∶1的工业以太网, 可靠性高, 纠错能力强, 通讯效率高。控制站电源、主控制卡、数据转发卡等都可冗余配置, 充分保障了设备的稳定性, 而且出现故障, 监控画面会显示报警, 告知操作人员及时处理。

3 装置DCS的系统配置

市电和UPS双路供电。为了保证系统的安全稳定, 采用市电和UPS双路供电, UPS按控制系统总容量的1.5倍计算, 选择15kVA的容量。而且市电和UPS的电源不在同一个配电柜内, 降低市电和UPS的供电电源同时出现故障的概率。

四个控制站。装置内测点较多, 系统庞大, 包括数字量输入 (DI) , 数字量输出 (DO) , 模拟量输入 (AI) , 模拟量输出 (AO) , 共有3 000多个测点。装置共有四个工段, 各个工段的数据关联不是很密切, 工段与工段之间的测点分布有相对比较均匀。这样设计四个控制站, 一个控制站负责一个工段, 这样可以减少站间的通讯, 减轻通讯网络的负担, 系统运行更加的稳定。同时为每个控制站留有15%余量, 因装置改动比较频繁, 方便后期增加测点。

模拟量输入、输出, 开量输入、输出和自定义变量都可组入历史趋势, 在监控画面上可随时都查询历史曲线。查询操作记录的各种趋势, 进行异常分析, 对生产的进行优化等。

三个操作站。控制室与控制柜距离较远500多米, 为了增加信号的抗干扰性和稳定性, 采用光纤传输。两条光纤, 双网互为冗余。控制室内设一个操作员站和一个工程师站, 工程师站平时也可作为操作员站使用。控制柜机房内设置一个操作员站, 方便维修人员进行维护使用。

操作小组内设置了一个小组。根据装置工艺流程, 设计出了13页操作画面, 各个画面设有翻页按钮, 可以方便互相切换画面。而且更多的使用了弹出式流程图, 点击即可弹出相应的画面, 这样可以节省画面空间, 是画面显得简洁美观。

4 算法设计

1) 图形编程软件具有许多优点。作为集成的图形编程工具, 是针对集散控制系统所开发的全中文界面的DCS组态与控制工具, 是SUPCON系列DCS的控制方案组态工具, 依据IEC61131-3标准, 为用户提供高效的组态环境, 与系统组态软件联合完成对系统的组态, 是SUPCON集散控制系统软件的重要组成部分之一。图形编程软件基于Windows操作系统设计, 充分利用Windows系统的优点, 具有良好的用户界面。图形编程的编程语言包括功能块图 (FBD) 、梯形图 (LD) 、顺控图 (SFC) 及ST语言。图形化编程中四种编程语言可以灵活使用, 可以很方便的编写自定义控制方案, 可以设计复杂的控制回路, 各种连锁等。

2) 系统设计161个自定义控制回路, 软件可以很方便的使调节阀与压力、温度、流量相关联, 自动调节压力、温度和流量大小, PID可以参数自调整, 也可以切换到手动状态, 进行手动调节。

3) 控制功能块的设计。程序使用更多的功能块, 使用的时候对其进行调用, 使程序更加简单、清晰、易懂。下面为一些控制程序。

阀门控制。装置使用的开关阀非常的多, 设计自阀门控制模块, 用于检测阀门的开关状态。添加阀门后, 调用阀门控制模块即可。

泵的控制。设计远程和就地两种操作方式, 远程采用两个数字量输出点启动和停止。一个数字量输入状态反馈点。状态反馈点来自控制电机的接触器, 无论是处在远程控制还是处在就地控制均可观察到泵所处的状态。远程启动和停止两点控制, 并采用脉冲控制方式, 这种控制方式的好处是, 在泵出现过载断电导致停止运行, 故障复位后, 必须从新启动, 才能运行。避免了采用单点控制方式, 故障复位后, 有可能出现误操作使电机运行。

对溶剂输送的控制。许多溶剂都是从罐区通过泵输送到反应釜, DCS通过两种方式来控制溶剂的定量输送。第一中是通过流量计计量, 在DCS上做累计程序, 到达设定值后, 将泵停止, 相应的阀门关闭。第二种通过远传液位计来控制。溶剂罐是规则的形状, 一定的液位对应一定量的溶剂。当到达液位设定值, DCS自动下达指令, 关闭泵和相应的阀门。

通LQ控制, 反应釜需要通一定量的气体。采用称重计量模块, 然后设计程序计算每分钟通的LQ量, 通过速率自动调节阀门的大小, 控制在一定的范围内。

降温的控制。设计成一键式操作。降温有的是采用冷盐降温, 有的是采用循环水降温。但控制方式都是一样的, 点击降温按钮降温, 自动打开冷却介质进夹套阀门和出夹套阀门, 降温到达温度设定值后, 关闭进和出阀门。打开扫出阀门, 风线调节阀, 自动调节夹套压力, 将冷却介质扫出夹套, 弹出报警提示, 提醒操作人员降温完毕, 可以进行下一步操作。

DCS的优点更多的体现在安全连锁方面的设计。它可以很方便的实现很多的复杂连锁。简单的有阀门之间的互锁, 几个阀门之间只能开一个或只能关一个, 其它的几个阀门就不能打开或关闭。搅拌蒸汽阀门的连锁, 在升温的过程中搅拌突然停止, 蒸汽阀也会紧急切断, 保证了反应釜的安全。反应釜压力连锁, 当反应釜压力超过一定的值紧急放空打开, 将压力及时释放, 保证安全。泵的连锁。包括泵与液位的连锁, 不上量连锁, 与运行超时连锁等。每个模拟量均有几个等级的高限和低限报警, 当数值超出设定值, 会弹出报警, 及时提醒操作人员。

酸化安全连锁, 由于反应釜酸化是会释放出硫化氢有毒气体, 必须三个吸收釜最少有两个搅拌在开启状态, 而且风机必须处在开启状态, 只要有一个条件不满足, 就不能酸化, 充分保证安全。离心机是车间的重点危险设备。高速运转, 在放料的过程中容易产生静电, 造成起火或者闪爆。必须进行氮气隔离, 将其设备内的氧气置换掉。当氮气压力低时, 离心机不能启动, 和在运行过程中将其停止。

氮封安全系统。装置设计了一套氮封系统, 它是一个密闭的系统, 只在总的氮封罐上有一个对外的放空, 它的压力设定在500Pa的压力, 并且自动调节。反应釜只要投入氮封系统, 反应釜上的氮封阀就会自动调节。当压力p<100Pa时, 氮封阀打开;当压力450Pa<p<550Pa时, 氮封阀关闭;当p>900Pa时, 氮封阀打开。充分保证反应釜内充满氮气, 减少火灾和爆炸的几率。

5 总结

通过对DCS的应用, 逐渐的发现了它的优势。自动化设备代替人工, 减少了劳动力;更多的安全连锁, 使生产装置更加安全。对生产各种参数控制更加精确, 而且能够调取各种历史记录, 对生产进行总结, 使生产更加的稳定。本论文只是提出的一些简单的应用, 随着社会的发展, 国家对精细化工在安全、环境危害方面要求更加严格, 各种先进的仪表会不断的应到当来, 使用DCS等先进控制系统更是个大趋势, DCS会发挥更大的优势。

参考文献

[1]曹霞.浅谈DCS在氯碱行业中的应用现状[J].科技风.2011, (2) :12-13.

DCS系统在化工生产中的应用 第7篇

DCS控制系统中综合了计算机技术、通讯技术、显示技术和控制技术，在4C技术的支撑下，帮助DCS控制系统在工业领域中发挥其作用，由此实现集中操作和分级管理的效果。尤其是DCS控制系统应用在石油企业和化工企业，能够显著降低企业运行的能源消耗，大幅度提升企业的管理水平。由于化工行业生产运作中使用的工艺材料都具有一定的腐蚀性，因此更加注重系统的控制，由此来保证系统的安全运行，利用DCS控制系统的支撑，能够保证化工企业生产环节的安全运行，提升企业效益。

一、DCS控制系统的功能和优势

1. 功能

(1)建立O/I的系统服务

DCS控制系统能够对控制点数据进行收集，由此将数据变化呈现在操作员站，能够完整展现出系统整体的运行状况。

(2)现场控制站

现场控制站的硬件主要组成包含标准的机柜式机构，机构内部包含电源、总线、I/O模件、处理器模件、通信模件等，通常在机柜的顶部装置了风扇的组件，目的在于带走机柜内部电子部件散发出的热量，降低机体温度。

现场控制站的电源需要为柜内的系统运行提供了电源，能够为现场检测器件提供必要的外供电源，两种电源之间需要准确隔离开，不可以共同使用，避免干扰信号利用电源回路耦合到I/O通道中。

(3)调整作业参数

操作员会按照数据显示对生产运行参数进行适当调整，例如，液位参数、压力、流量、温度等参数。

(4)数据采集功能

数据采集的范围主要是过程参数，针对不同类型的传感器发散出的模拟信号完成数据采集、变化，完成数据的处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等功能。

(5)控制功能

分析DCS控制系统的控制功能来看，其包含测量信号的控制，由此计算出设定值和测量值之间的差距，针对数据差异实施必要控制，最后计算出新的控制量，最后将控制量转变成对应的电流，将其送到执行器驱动的被控对象中。其次来分析系统的顺序控制功能，主要控制过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态信号，根据原先设定好的顺序和前提条件来针对各个阶段的内容实施顺序控制。

(6)发现并报警系统故障

DCS控制系统具有自动报警的功能，能对整个系统的运行状况实时监控，DCS控制系统针对过程参数设置上限值和下限值，如果数据超过上限值或者下限值，都会及时发出警报，针对非法的开关量状况和事故状况发出警报。还能够根据报警点位置显示来判定系统故障的具体位置，由此及时提醒操作员检查故障，解决故障。

(7)监督运行状态

DCS控制系统能处理警报、查看参数，能够监督操作员的操作过程，一旦出现事故，可以根据数据分析来发现故障根源，采取解决措施。

2. 优势

(1)综合能力和兼容能力强

DCS控制系统能够实现系统的安全生产，完成系统的生产检测，能够实现视频显示、安防警报等功能，针对于化工生产的传输渠道来看，该系统能够及时反映系统变化，能够将动态的数据发送到监控中心，完成安全监测。能够实现局域网和系统的联系，完成信息技术的操控，能够有效减少很多设备资源的使用，节约资源。

(2)网络传输简单可靠

就化工生产过程来看，系统信息传输的过程中通常采用标准的网络通信协议来完成，由此实现信息的准确传输。利用光纤材料进行信息传输能够显著提升信息传输的速度，能够显著降低外界因素的影响程度，因此一般的雷电、磁场等都不会对信息的传输速度造成影响。随着网络使用权限的拓展，通信标准中的TCP/IP已经成为局域网和计算机通讯的基础，只要能够支撑以上网络的运行，就可以良好的完成多媒体信号的传输。

(3)独立性和适应性强

就DCS控制系统的总布置来看，其中包含监控分站点、传感器和开关控制检测系统，当监控中心的主机和其他分站点受到外界因素影响或者受到人为干扰无法完成信息传输的时候，分站点仍然保持正常的运作，保障了及时监控化工生产的功能。针对分站点的监控可以通过液晶显示器来观察系统运作状况和开关量。一旦监控中心的主机和定位器因为总线或者其他障碍无法顺利完成信息传输的时候，两者都可以独立工作，做好信号的接收和识别，由此保证信息的正常传输。

二、DCS系统的分层和在化工生产中的应用

1. DCS系统的分层

DCS系统包含通信结构，主要包含三个层次，即过程控制层、控制站内部和信息管理层，信息管理层中间的DCS系统系统需要利用不同网络和计算机来完成整体的组合，信息管理层能够针对系统信息和运行参数进行汇总，同时还能完成生产调度的指导。

DCS系统实现了很多功能的应用，在化工生产过程中，操作站能够对网络实现控制和监督，DCS系统能够对某一个流程或者某一个项目服务建立便捷化，通过该种类型的内容控制或者协议来采集数据，将采集的信息最终转变成图形信息。

操作站主要用来控制或者调节生产过程的参数，对输入材料的流量实施控制，控制产生生产的温度和设备的承受压力，化工产品的生产要求和生产质量匹配程度很高，DCS系统还能够利用辅助设备来监控关键设备和关键流程。该项功能针对化工生产过程中的故障处理能力和应对能力有所提升，能够帮助操作人员及时了解到故障的准确位置，还能及时明确故障发生的主要原因。

2. DCS系统在化工生产中的应用

(1)控制反应器的反应温度

就化工企业的生产过程来看，其中反应器控制是其中重要组成，其生产水平和控制水平对整个生产的安全性和产品质量的影响很大，其中压力控制状况、工艺的参数温度都会直接影响到化工产品的生产质量。如何完成反应温度的良好控制，是整个过程进行的的重要过程，如果没有及时解决设备运行的反应热量，会导致温度提升，最后控制无效。由于反应温度、反应器和进料系统三者之间联系密切，因此DCS控制系统能对以上反应的流量实施控制，实现了物料的合理配比。

根据以上工艺的特征来看，就控制的角度看来，系统的反应过程的组成包含升温升压、过渡、恒温恒压三个阶段，以上三个阶段中，针对控制精准性很高的过程是恒温恒压阶段，该阶段也是温度反应阶段的重要组成。因此该部分温度的测量需要使用精准度较高的铠装双芯铂电阻实施温度的精准衡量，该种材料能够显著降低温场差异性条件下出现的误差。双芯铂电阻中的组成包含温度变送器和Pt100电阻信号，在不同范围测量的电流信号在4～20mA之间，不同工艺测出的结果也有差异。4～20mA的电流信号能对循环水的整个调节阀起到良好的控制作用，其中Pt100电阻信号主要控制的部件是蒸汽调节阀。

传统的控制系统对整个系统实施温度控制的时候，容易出现热效应高、容量大、传热效果不好等缺陷，但在应用DCS系统之后，能够显著提升温度控制的准确性，避免出现翻译器反应很慢的特征。当温度升高的时候，DCS系统乎自动实施“反应温度程控投入”操作，在操作执行过程中一旦发现升温速度降低的时候，操作会自动终止。

(2)LIC101控制液位串级中的应用

化工企业生产过程中需要利用串级均匀控制系统做好后塔进料量和前塔液位平稳程度的有效控制，由此可见，控制器的作用能确定液位控制的具体输出值。液位——流量串级回路中，主回路投自动时，主调节器根据液位测量值和液位给定值的偏差，计算出主回路的输出值，作为副回路流量的给定值。而主回路投手动时，由操作人员人为输入输出值给副回路做给定。

在LICXXX控制液位串级系统中存在副回路，由此会对整个系统内部的排出端压力和塔内压力之间形成的流量变化造成阻碍，由此来提升系统运行的稳定性。可见DCS控制系统的应用能够合理安排进料量，使反应进行更充分，同时能够有效降低由于过大系统波动造成的经济损失。

(3)模糊控制的应用

DCS系统中模糊控制技术中包含了Fuzzy-PID复合控制，其应用在化工生产中能利用模糊控制器对系统实现非线性的智能控制，减少系统运行震荡及稳态误差大等问题。DCS系统中的自适应模糊控制器，能对控制器自身的有关参数进行调整，使系统的控制品质得到改善和提高。

(4)实施联锁控制

联锁控制的含义是利用电脑实施的一种自动运算功能，对化工企业生产作业过程实施保护的一种方式，根据其定义可知，在化工生产过程中，系统运行一旦达到了联锁控制的条件，系统便会自动实施一系列的操作，例如，系统自动关闭或者打开调节阀、进行电磁阀操作、进行电动设备操作等。联锁控制过程操作的控制者和完成者是计算机系统的软件组合结果，因此计算机系统和联锁控制系统之间具有较高的关联性、精准性、可靠性，同时联锁控制之后，整个系统具备了逻辑判断、智能化和事故记忆的效果。能够完全代替企业人力操作，自动完成对突发事件的处理，完成大量的问题解除操作。分析联锁控制的原理可知，一旦液位下降到具体设定的位置时，DCS控制系统就会自助发出警报信号，主动完成启动开关的操作，电动机开始运作；当液体位置高于设定最高值的时候，DCS控制系统也会发生警报，主动切断开关连接的信号和操作，帮助电动机停下来。操作人员也可以手动操作DCS控制系统，指挥其发出停止或启动的信号。

(5)化工生产中应用DCS控制系统的效果

自从DCS控制系统进入化工生产企业之后，投入使用过程中系统运行状况十分稳定，整个系统的功能设计都是按照严格的方案设计完成的，DCS控制系统运行过程中的稳定性和控制准确程度经过了检测完全符合设计方案要求标准。操作人员能够根据实时数据和历史数据的收集来分析化工企业生产过程中的操作工艺，能够更加深入了解生产工艺的运行规律，及时针对有关参数进行调整，保障化工生产状态的稳定和安全。

结语

通过化工企业生产不同过程的作业参数实施数据监控的结果显示，DCS控制系统能及时发现问题，解决问题，减少事故发生，提升了化工企业的生产效率。

摘要：随着科学技术的发展,传统的仪表已经不适应发展需求,开始转向新型仪表的设计,由于网络技术和计算机技术支撑,DCS控制系统出现,该系统的控制性能较好,已经成为当前化工企业中必不可少的系统组成,文章主要分析DCS系统在化工生产中的应用,具体内容如下。