化工生产中DCS自动控制系统的应用探究

［摘 要］DCS 自动控制系统是一种将计算机技术与自动化控制技术相结合的新型系统，具有结构简单、功能完善、便于维护等优势，被广泛应用于化工生产。在化工生产中，DCS 自动控制系统能够代替人工操作，为企业创造更多的经济效益和社会效益。为了使DCS 自动控制系统更好地应用在化工生产中，文章从DCS 自动控制系统的发展现状出发，分析了其在化工生产中应用的优势及当前存在的问题，并结合实际情况提出了相关改进措施，以供参考。

［关键词］化工生产；DCS 自动控制系统；自动化控制

［中图分类号］TP273 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）05–0001–03

1 DCS自动控制系统概述

DCS 自动控制系统是集计算机、自动控制和通讯为一体的综合性自动化控制系统。DCS 自动控制系统的主要组成部分包括控制器、执行器及传感器等。其中控制器是DCS 自动控制系统的核心，也是影响系统控制效果的关键因素。控制器一般由CPU、输入输出模块、存储器及相关模块等组成，具有较强的逻辑计算能力。

DCS 自动控制系统采用了先进的网络技术，使其能够与生产设备和控制设备进行有效连接。

2 化工生产中应用DCS自动控制系统的优势

（1）在化工生产中应用DCS 自动控制系统，可以有效提高化工生产效率和质量，使化工企业获得更高的经济效益。

（2）化工生产具有特殊性，部分化工生产过程中存在危险，DCS 自动控制系统可以通过传感器等设备的自动化检测来实现对危险因素的检测，确保工作人员的安全，降低化工事故的发生概率。

（3）DCS 自动控制系统通过提供精细的监测与控制功能，能够有效提高化工生产的安全性和稳定性。DCS 自动控制系统可以通过数据采集装置来完成对数据的采集，并通过网络传输到中央控制室进行处理。在中央控制室中对数据进行分析和处理，可使化工生产过程更加稳定可靠。

（4）DCS 自动控制系统是一种分布式控制系统，能够实现自动监测与控制功能，并能在不同的工厂和设备之间进行联网。其由多个控制单元组成，每个单元都具有独立的功能，这种设计使得DCS 自动控制系统能够灵活地适应不同的生产控制需求，适用于监测和控制工业过程中的生产设备和工艺流程。此外，DCS 自动控制系统还具有报警功能，可以对设备进行安全保护，这对于确保生产过程的安全性至关重要。

（5）DCS 自动控制系统的高度开放性和模块化设计，不仅提高了系统的兼容性和开放性，还简化了安装和维护，提高了化工生产系统的效率。此外，DCS 自动控制系统的高柔性也为化工生产提供了更多的可能性，使其能够根据实际生产需求进行调整和优化，还可以对各种信息进行及时处理和传递，使企业可以及时了解到生产情况和工艺情况，促进企业更好地发展。

3 当前DCS自动控制系统应用存在的问题

（1）从技术角度来看，在DCS 自动控制系统的设计、组态及调试过程中，DCS 厂家不仅提供硬件平台，还负责控制算法和逻辑的设计、组态及调试，这极大地束缚了广大技术队伍的积极性。此外，DCS自动控制系统在运行过程中，可能会遇到数据不刷新、手自动切换无法操作等问题，需要及时联系DCS 维护人员进行维护。此外，DCS 自动控制系统中任何环节出现问题，都可能导致系统部分功能失效或引发控制系统故障，严重时甚至会导致生产停车。

（2）当前我国DCS 自动控制系统应用的规模和数量较小，因此在实际应用过程中也存在一定的问题，如软件编程设计不合理、硬件配置不完善等。国内工控系统在维护、检修、升级、安装安防产品等方面过度依赖于后台厂家，这导致在DCS 中进行安全防护时存在困难。从市场角度来看，随着智能制造时代的到来，DCS 自动控制系统需要不断适应新的技术需求和市场变化，以满足数字化、环保化等趋势的需求。

（3）当前我国在DCS 自动控制系统应用方面还存在一定的安全隐患。在实际应用中，DCS 自动控制系统具有一定的复杂性和专业性，因此在对DCS自动控制系统进行安装时必须严格按照相关规定进行操作，并且还需要对DCS 自动控制系统进行定期维护和检修，一旦出现问题，须及时解决，否则会造成严重的安全隐患。化工企业生产危险性高，工艺流程复杂，对软件的集成能力提出了极高要求。DCS 自动控制系统的安全性和可靠性直接关系到化工企业的生产安全和工人的安全，任何故障或异常都可能导致严重的安全事故。

近年来，我国DCS 技术取得了显著进步，但在某些关键技术和核心部件上仍面临国外企业的技术垄断和价格压力。这对国内企业来说是一个巨大的挑战，也是推动DCS 技术国产化、提高自主创新能力的重要方向。

4 提高DCS自动控制系统应用效果的有效措施

（1）为了提高DCS 自动控制系统的稳定性和可靠性，须保证其接地质量，严格按照相关规定进行接地。在接地系统中，采用的是2 条地线和2 条地网相结合的方式，并根据实际情况合理设置地网数量和大小，从而使DCS 自动控制系统的整体结构更加稳固。

（2）为了使DCS 自动控制系统能够更好地与现场控制设备相结合，须进行DCS 自动控制系统与现场控制设备的接口改造，并对其进行优化设计。例如，在DCS 自动控制系统中引入变频器，并将其与PLC 控制器连接起来。通过这样的方式能够有效提高DCS 自动控制系统的控制精度，进而提高整个化工生产的效率。

（3）为了提高DCS 自动控制系统的抗干扰性和稳定性，须加强对现场工作人员的培训工作。在实际工作中，工作人员需要充分掌握DCS 自动控制系统的使用方法和注意事项。只有这样才能有效地提高其使用效果。

（4）为了提高DCS 自动控制系统在化工生产中的应用效果，须对DCS 自动控制系统进行定期维护。减少设备故障发生次数和故障时间，从而为企业带来更多经济效益和社会效益。同时，还需要对设备进行日常检测和维护，使其始终保持良好的运行状态。

（5）为了提高化工生产中DCS 自动控制系统的操作人员培训效果，建议采用体验式教学方法，通过将学生分成小组，互相学习、互相帮助和团队协作，解决问题，共同完成实际操作任务的方式，提高操作人员的实践能力和问题解决能力。建议从某家生产的DCS 自动控制系统开始学习，因为各厂家生产的DCS 自动控制系统的架构基本类似，但技术细节可能有所不同。培训内容可以包括化工基础知识、化工生产流程、化工产品的性质和用途等，确保培训既有理论知识也有实践操作，以提高化工生产效率。通过综合实训教学，掌握常用的DCS 自动控制系统的结构、接线及设置编程方法，以及典型DCS 自动控制系统的集成、组态编程思路和调试运行方法，提高操作人员的综合技能。

5 DCS自动控制系统的技术创新和维护改进的进展

近年来，我国工控系统市场规模快速增长，自主创新能力明显提升，特别是DCS 的自主创新水平超过了50%，能够更好地满足市场和国家安全的需求。

新一代核电DCS 自动控制系统朝着智能化、自动化方向发展，特别是在核电控制系统中，考虑到对安全等级的高要求，开始应用云平台、AI、边缘计算等新技术。智能化仪表和现场总线技术在DCS 自动控制系统中的应用和创新，提高了控制系统的功能和性能。这些技术的发展使得DCS 自动控制系统能够实现更复杂的控制策略和算法，满足化工生产过程中对精度和高效性的需求。这些技术的应用不仅提高了系统的性能，也增强了对复杂环境的适应能力。传统的DCS 和SCADA（监控与数据采集系统）的设计可以通过工业数字化改造得到改进，这有助于提高系统的灵活性和响应速度。数字化改造不仅能够优化数据处理流程，还能提高系统的整体效率和可靠性。

此外，基于国产软硬件的自主可控DCS 自动控制系统的开发取得了重要进展，对于解决重大装备自主可控的紧迫问题，确保国家能源安全具有重要意义。其中，杭州和利时自动化有限公司DCS 自动控制系统是我国在工业自动化领域创新推进的重要产品。HOLLiAS MACS 系列分布式控制系统充分吸取了国际工业电子技术和工业控制技术的最新成果，针对石化、化工、油气等行业超大型炼化项目设计，具有软件跨平台、自主可控、安全可信三大特点，其SIS 安全系统通过了德国TÜV 认证机构的SIL 认证，此外，杭州和利时自动化有限公司还推出了完全自主可控的HOLLiAS MACS IC DCS 自动控制系统，该系统融合了自主研发的控制器微内核架构、嵌入式操作系统、工业控制系统软件及工业信息安全技术，实现了所有硬件、软件的国产。这种自主可控性的提升，减少了对外部技术的依赖，提高了系统的安全性和稳定性。

6 结束语

随着我国经济的快速发展，化工生产已经成为推动社会发展的重要因素。为了使DCS 自动控制系统能够更好地应用于化工生产，需要不断加强DCS 自动控制系统的开发与应用。通过对DCS 自动控制系统的了解，可以发现其在化工生产中具有着其他系统无法比拟的优势，如安全性高、自动化程度高、便于维护等。但是，由于我国DCS 自动控制技术起步较晚，相关研究也相对滞后，因此在实际应用中还存在一些问题。为了使DCS 自动控制系统更好地应用于化工生产中，需要不断加强研究与实践，从而不断提高DCS 自动控制系统的工作效率和质量。

参考文献

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[2] 李美玉，聂国亮. 化工生产中DCS 控制系统的应用研究[J].当代化工研究，2021，95（18）；83-84.