基于DCS控制系统的化工自动化控制

摘要：随着社会的发展和科技的进步，化工行业的生产效率也得到了显著发展。DCS控制系统是一种基于计算机控制的自动化系统。化工行业在生产中应用DCS系统可以提高生产设备的精准性，提高生产效率。所以，DCS控制系统在化工领域中得到了广泛应用。DCS控制系统为化工行业的工作人员开展化工生产提供了良好的支撑作用，在促进化工企业进步的同时，也体现出了DCS系统的优越性和先进性。该文主要对于自动化DCS系统应用在化工行业的生产中的问题，提出自动化系统设计方案，为化工行业的高效率生产提供更好的保障，以期为相关企业提供参考。

关键词：DCS控制系统化工行业自动化系统智能化

中图分类号：P415.1 3文献标识码：A        文章编号：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

Chemical Automation Control Based on DCS Control System

LIU Yuebo

（Guangxi Mnhua New Energy Technology Development Co.， Ltd.， Qinzhou， Guangxi  Zhuang Autonomous Region， 535008 China）

Abstract：With the development of society and the progress of science and technology， the production efficiency of the chemical industry has also developed significantly. DCS control system is an automatic system based on computer control. The application of DCS system in the production of chemical industry can improve the accuracy of production equipment and production efficiency. Therefore， DCS control system has been widely used in chemical industry. The DCS control system provides good support for chemical industry workers to carry out chemical production， and promotes the progress of chemical enterprises. At the same time， it also shows the superiority and advanced nature of DCS system. This paper mainly puts forward the design scheme of automation system for the application of automatic DCS system in the production of chemical industry， so as to provide a better guarantee for the high-efficiency production of chemical industry， in order to provide reference for relevant enterprises.

Key Words： DCS control system; Chemical industry;Automatic system;Intellectualization

随着信息技术的逐渐普及，计算机控制越来越多地被使用在社会各个领域中。在化工行业中，由于特殊的生产条件，原料的投入和使用要求通常需要非常严格的条件控制。DCS是由计算机控制的自动化系统。基于当前的化工生产经营的背景下，DCS系统不仅可以提供更准确的原材料添加技术，还能够显著提高化工行业的生产效率。同时，DCS控制系统也可以保证化工行业的安全生产。DCS自动控制系统在化工行业的应用，不仅在一定程度上提高了化工企业的利益，而且促进了化工行业的发展[1]。该文对于DCS控制系统在化工自动化控制中的应用进行分析，对化工行业的生产过程进行更充分的控制，确保化工生产的稳定性和合理性。

1 DCS系统简介

集散控制系統（Distributed Control System）简称为DCS系统。这一控制系统是基于计算机技术与网络技术结合产生的一种产品，包括第三方设备、远传仪表的多重信号采集。综合运用这些技术，可以更加科学有效地管理化工企业生产。在我国，DCS 系统也称为分布式集散控制系统，与集中控制系统相比，该控制系统可以认为是一种新型的计算机控制系统。DCS的设计是基于集中控制系统为原理上产生的，DCS控制系统通过不断完善集中控制系统，从而获得的一种控制系统。在当前已经广泛应用于电气、化工等行业中。而随着DCS控制系统的发展，将会更加完善，在其他的领域中也得到广泛应用[2]。

2化工企业 DCS系统的应用现状及存在问题

科学技术的飞速发展对于化工行业生产技术的提高具有重要意义。在化工自动化系统中，DCS控制系统已经实现了对生产设施和生产过程的控制。它越来越多地用于化工生产中。但实际上来看，DCS控制系统应用在化工自动化系统中，依旧还存在一定的问题。化工生产工艺复杂度较高，所以对于DCS控制系统的应用具有非常高的要求。编制科学合理的自动化控制系统能够解决许多化工生产问题。

2.1 无法发挥 DCS 的系统网络优势

DCS 的网络是采用以太网结构和冗余光纤，具有传输距离远、网络速率快等优势，并且关系到整个系统的可靠性、可扩充性、实时性等众多方面。如果将DCS控制系统全部放到中央控制室，采用集中控制的手段，那么DCS控制系统所具有的网络远距离传输、分布式结构等优势将不复存在。

2.2限制了现场设备的测点增减，影响设备的可扩展性

化工生产现场布设大量的管线、配备大量设备。如果对现场设备测点进行扩充，再补充施工难度较高，所以导致现场设备的可扩展性有限。

2.3电缆远距离传输，信号干扰的几率增加

化工生产现场环境具有电磁干扰和静电干扰，导致电气电缆与信号电缆存在平行敷设传输问题。而信号电缆的传输距离越长，发生静电干扰和电磁干扰的可能性越高。所以，化工生产场地之间的电缆传输距离必须要进行有效控制。

3 化工自动化系统设计方案

3.1 化工自动化控制系统设计

在设计自动控制系统时，控制系统应尽可能的简单。在对于DCS控制设备来设计化工自动化控制系统时，需要考虑到实时采集和分析化工生产数据的相关信息，以确保数据计算的准确性和可靠性。在化工自动控制系统的设计中，采集压力信号、流量信号、温度信号等信息，并进行分析后的统一管理。系统设计原则为有效、经济、适用。而自动化控制系统的操作系统设计，则必须要保证系统的可靠性、可扩展性，避免化工自动控制系统无法满足未来化工扩容的需求。除此之外，化工自动控制系统必须要具有远距离传输的功能，保障自动控制系统的稳定性、可靠性[3]。

3.2 焦化自动化控制系统平台设计

化工自动化控制平台主要包括DCS控制系统、组态软件控制系统。在DCS控制系统中，控制中心包括控制站、主控制卡等。DCS设备控制站能够辅助化工生产的自动控制、操作和信息采集。主控卡能够进行数据采集和数据分析工作，优化化工生产现场的输入信号与信息，使化工生产过程的控制具有更高的精准化程度。DCS设备系统中的机柜采用内置式结构，采用拼装形式组成，有利于自动控制线的部署。输入/输出机笼使用20个卡件，通过一种相对简单的控制方法，可以完全控制化工的复杂生产过程。在控制站，不同的卡构成一个整体，可以采集和分析不同的信号信息，同时完成控制和计算。如图1所示为操作站示意图。自动控制系统软件采用实时数据库和先进的控制算法完成各种报警参数的设置，并将语言组态与图形编程相结合。自动控制软件系统包括系统组态软件、监控软件等。其中，实时监控软件应用在DCS监控过程中，可建立标准用户界面。而操作人员可以随意切换所有的屏幕，实时监控屏幕上的生产工艺参数，并在同一屏幕上采集不同的信息。整个过程不影响其他系统的功能，保证了系统良好地运行[4]。

为了保证自动控制系统更稳定、可靠地运行，应根据化工生产情况，以此来建立不同的能力等级，如观察员、操作员、工程师、技术人员和特权人员，建立不同的权限等级。在这些不同的许可证中，操作员不仅可以监控化工系统的性能，还可以监控系统的性能;而观察员只能监控化工生产系统的性能;工程技术人员可根据化工生产情况，以便可以实时调整化工生产系统的运行参数，及时纠正发现的问题，确保化工生产系统的稳定性和可靠性。特权人士可以更改某些特殊设置[5]。

4 DCS 系統在化工生产过程中的具体应用

4.1 紧急制动

在化工行业进行生产过程中，生产出的相关产品发生损坏往往是由于特殊情况或不可抗力造成的。如果这些损害涉及重大危险品，不仅会影响化学品生产的效率，还会影响工人的生命财产安全。DCS系统是一种紧急制动系统。如果在控制范围内存在风险，系统将自动停止，也就是说，DCS系统在察觉到危险之后，会立即停止运行。该功能不仅可以确保化工生产的安全，还可以将化工生产损失降至最低。此外，使用紧急制动系统可以在一定程度上确保化工行业稳定生产[6]。

4.2 PID 控制

生产过程中将有多个控制回路，如常见的串级控制、单回路控制等。过程参数的控制也会对化工生产产品质量、生产成本、能耗等众多方面产生直接影响。化工生产期间，温度、液位、流量、压力和分析仪器等相关的关键参数，可以通过变频器、调节阀以及其他可调回路，实现PID回路的自动控制。技术人员根据生产需要调整PID参数，保障化工生产过程中所需要的关键参数均控制在生产所需的设定值[7]。

4.3连锁控制

化工行业在产品生产期间，并不是一个单纯环节可以完成，牵扯到多个部门，生产环节十分繁琐复杂。在传统的化工生产过程中，不仅需要大量的人力，而且对于计算的精确度要求非常高。为了保证生产工人的生命财产安全，传统的化工生产需要使用不同的防护工具，以此来保证生产过程中的安全。而DCS控制系统相较于传统化工生产过程来说，其是一个自动化系统。首先，这将在一定程度上减少劳动力的使用。其次，系统还可以控制连接的打开，即在该系统的计算机中，输入相关程序，DCS系统将会根据程序来控制操作设备，以便根据程序自动完成生产。而自动化生产能够有效地节省人力资源，并提高生产效率。此外，由于相关化学品生产过程中存在某些风险，使用DCS控制系统进行自动化生产也可提高化学品生产的安全性[8]。

5结语

综上所述，在化工生产行业中，其具有较强的特殊性。因为化工生产不仅需要严谨的化学科学，对于操作规范也具有非常高的要求。DCS系统的出现，为化工行业发展提供了良好的基础。在化工生产中应用DCS控制系统，减少了人力的使用，而且提高了生产过程的安全性。在基于DCS控制系统应用在化工自动化系统设计时，基于化工自动化控制系统的经济性和可靠性的前提下，保证自动化系统的可扩展性，提高系统硬件、软件的科学性，促进化工生产过程中的安全控制，提高生产安全性的同时，还可以提高生产质量和生产效率，从而产生更高的经济效益。通过DCS控制系统的应用，化工生产也取得了有效的进展。然而，在实际生产过程中，虽然减少了人力的使用，但确保生产产品的安全同样重要。所以，在化工生产过程中，应加强监控，避免自动化生产过程中出现缺陷。

参考文献

[1] 郭翔宇，李瑞.化工生产中电气自动化控制系统的实践运用分析[J]. 电子测试，2020（24）：111-112.

[2] 吴锋.化工自动化仪表及控制系统智能化的研究[J]. 中国石油和化工标准与质量，2021，41（16）：120-121.

[3] 刘强.基于DCS自动化控制系统的聚氯乙烯生产过程控制研究[J].化工设计通讯，2019，45（7）：162-163.

[4] 孙玉芬，郭春光，周桂宇.基于DCS的烟气脱硝控制系统设计及应用[J].自动化应用，2019（10）：5-7.

[5] 赵劲松，田龙，司华良.DCS控制系统与S7-200 PLC的通信实现及应用[J].自动化仪表，2019，40（1）：50-52.

[6] 任东宇，王海群，胡昊，等.一种基于通信的PLC控制系统时钟同步方案[J].化工自动化及仪表，2020，47（2）：190-192.

[7] 孙文君.基于DCS控制的工业电气监控系统的设计与研究[J].工业仪表与自动化装置，2019（6）：78-82.

[8] 张其忠.自动化控制系统在精细化工企业中的应用分析[J].科学与信息化，2021（12）：125.

作者简介：刘月波（1983—），男，专科，工程师，研究方向为电气仪表工程。