网络通信技术在DCS控制系统中的应用研究

邓真

摘   要：DCS控制系统是现代工业领域中较为常用的控制技术，其面对现代工业生产中的大量设备，具有分布式布置、集中控制的应用形式，可以促进工业自控模式生成，突破传统人工生产模式的限制，可见该项技术的重要性。但DCS控制系统必须借助网络通信技术来实现，说明网络通信技术是该系统中的关键技术，本文为了了解网络通信技术于DCS系统中的应用，将展开分析工作，主要阐述该项技术的作用、形式及注意事项。

关键词：网络通信技术  DCS控制系统  应用

中图分类号：TM76                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）11（b）-0114-02

网络通信技术是一种信号传输技术，本身具有较高的通用性，可以应用于DCS控制系统当中，主要现场信号传输，而通过该项技术的信号传输，可以使DCS中的自控部件自动运作，运作完全依照信号指令，可见网络通信技术的重要性。而现代很多工业单位的DCS系统应用中，对网络通信技术的应用并不了解，使系统应用效果大打折扣，因此如何优化系统中网络通信技术是值得关注的问题。

1  DCS控制系统基本概念

DCS控制系统的应用必须先建立骨架，而骨架则是形成系统网络的关键，即DCS作为分散布置、集中控制的控制系统，其硬件建设中必须建立集控中心，且在每个控制目标处，设置信号发出设备。这一条件下，借助网络通信技术可使集控中心与控制目标之间形成“网状”关系，代表骨架网络的生成。在骨架网络的基础上，控制目标与信号发出设备就充当了节点“角色”，其即代表控制目标，又代表了控制数据源头。借助网络通信技术，可以实现节点与集控中心之间的交互式信息传输，给自控或人控模式提供控制依据。

2  网络通信技术在DCS控制系统中的作用

2.1 信息傳输

信号传输是网络通信技术在DCS控制系统中的基本作用，即借助通信技术，网络节点可以将信息实时传输到集控中心，使中心系统或人工可以依照节点信息来判断控制目标是否需要控制;集控中心在需要对某个节点进行控制时，在中心处拟定信号指令，通过通信技术将指令传输到对应网络节点，即可使节点接收到指令，再将指令转移到控制表的控制部件上，使其运行于指令相符的状态下。以上为DCS控制系统自控功能的原理[1]。

2.2 预警功能

因为工业生产中，任意控制目标随时都可能出现故障，导致自身运作状态异常，此时如果依靠人工来防治，很难做到第一时间防治，因此需要改善。而在网络通信技术基础上，通过系统开发可使DCS具有预警功能，原理上针对不同控制目标的所有参数设置标准值，同时设置自控逻辑，即低于标准值代表目标状态异常;高于标准值代表目标状态良好;等于标准值代表目标状态一般，此时DCS系统可以根据这一逻辑自主判断设备状态，如果某目标的某项参数低于标准值，则会进行预警，旨在通知人工尽快处理[2]。

2.3 安全防护功能

为了第一时间防治控制目标异常，除了进行预警功能以外，DCS控制系统还借助网络通信技术，还可以实现安全防护功能。即在控制目标某参数与标准值差距过于大的条件下，则说明目标很可能出现了严重故障，如果长期发展下去容易出现安全隐患，在这一逻辑下，系统通过网络通信技术，将发出尝试性修复的指令，如果多次无果，则发出停机指令，使控制目标的故障不会恶化，结合预警功能可以起到第一时间防治的作用。

2.4 远程通信功能

DCS控制系统中网络通信技术除了作用于集控中心与控制目标之间以外，还可以作用于集控中心与人工终端之间，由此就形成了远程通信功能。即因现代智能设备的普及，人工均拥有具有网络通信功能的终端设备，例如智能手机、计算机等，此时在集控中心处利用网络通信技术设置通信渠道，可以使中心监测到的数据实时传输到人工终端设备上，代表人工可以随时随地的监管集控中心，无需一直在集控中心待命。该项功能的应用使得DCS系统的应用更加灵活，且提高了系统适用性。

3  DCS控制系统中网络通信技术应用形式

3.1 信息交互形式

结合以上信息传输部分的分析内容可见，DCS系统中网络通信技术可以实现两种信息传输流程，且两种流程皆属于同一渠道，由此说明网络通信技术下，DCS控制系统具有信息交互形式。信息交互形式的形成，满足了工业生产中对控制目标的监控、控制需求，同时简化了传统自动控制系统中，需要建设两条通信渠道的设计方式，即控制目标-集控中心、集控中心-控制目标，说明借助网络通信技术，降低了系统应用难度与成本。此外，信息交互形式除了在集控中心与控制目标之间存在以外，于人工终端与集控中心之间也有体现。

3.2 自控/人控模式切换形式

通过以上分析可见，DCS控制系统在网络通信技术下实现了多项功能，而部门功能涉及到人工操控，代表系统应用存在人控模式，但在人工未介入的条件下，系统完全依靠预设逻辑来进行运作，这代表了自控模式。在这一点上，系统在一般情况下会保持自控模式，而如果在控制过程当中出现了超出逻辑范围，或自控模式无法处理的问题时，则会通知人工，再通过人工直接操控，就完成了自控/人控模式切换。该形式可以保障系统运作的可靠性、可控性，不会因为逻辑范围而限制系统功效。

3.3 集散控制形式

集散控制形式是DCS控制系统网络通信技术应用中最具代表性的应用形式，即無论在自控还是人控模式下，都可以利用网络通信技术，将分散的网络节点信息集中，再根据集控中心显示判断所有控制目标的状态，如果发现异常，可以针对性发出指令，对存在异常状态的控制目标进行控制，而不会影响到其他正常的控制目标。集散控制形式的应用，可以突破传统人工模式的限制，降低现场控制难度，即传统人工模式下，人工要通过现场巡查来确认所有控制目标的状态，这一过程繁琐、耗时，且存在较高难度，而集散控制形式条件下，只需要在集控中心就能对所有控制目标进行监控、控制。

4  DCS控制系统中网络通信技术应用注意事项

4.1 通信协议

在DCS控制系统网络通信技术应用中，必须注意通信协议事项，即现代网络通信技术当中存在很多种通信协议，而不同的通信协议在性能、参数、功能等方面均存在差异，例如某些通信协议只支持单项传输;支持交互传输;通信容量较低;通信容量较大等。因此通信协议的选择，将决定网络信息传输的形式与方式，如果选择错误将无法实现集散控制作用，在这一基础上，选择正确的通信协议是DCS控制系统网络通信技术应用应当关注的问题。此外，目前满足DCS控制系统网络通信技术需求的通信协议一般为开放性、大容量、支持信息交互的通信协议。

4.2 信号格式转换设备

在DCS控制系统的网络通信过程当中，信息是通过网络信号作为介质来进行传输的，而初始状态下，网络信号的格式为电信号，这种信号格式无法被集控中心计算机直接读取，因此必须进行转换，代表通信技术应用中，必须采用信号格式转换设备，例如换能器等。信号格式转换设备主要功能就是将电信号格式转换为数据格式，此时可以被计算机读取，应用方式上可以将磁力设备安置于集控中心与控制目标的通信路径之间，起到中转站的作用。

5  结语

综上，在DCS控制系统中网络通信技术具有重要地位，是实现系统各项功能、各应用形式的关键因素。通过分析了解了DCS控制系统基本概念、系统中网络通信技术的作用、形式及注意事项，依照本文分析内容，可以使该项技术应用功效充分发挥，保障DCS满足实际需求。

参考文献

[1] 李青元.浅谈无线通信技术在集散控制系统中的应用[J].化工管理，2018，485（14）：74-75.

[2] 陈军.电厂DCS网络监控系统的研究与设计[J].数字技术与应用，2015（11）：99.