基于化工生产操作控制中应用DCS的研究

摘 要：DCS系统是分散控制系统的简称，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示（CRT）和控制等4C技术，它的基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。文章通过对DCS系统在化工生产操作控制中应用的深入了解，详细讲解其系统的主要功能，对DCS在化工生产中的应用优势进行研究。

关键词：DCS系统；功能优势；化工生产

前言

在我国市场经济的快速发展下，使得化工企业的生产规模逐渐扩大，化工生产中所有的生产装置和设备都得到了较大的改变，在信息化时代下，化工产业必须引进先进的设备采用先进的技术才能更好地提高自身的市场竞争力，缩小人工成本和劳动力，化工生产规模之大仅仅靠人工来进行生产控制是无法满足化工企业的生产量，因此，在信息技术发达的情况下，更多领域的应用会使得化工生产自动化越来越普及，让化工生产的产品走向智能化、自动化的发展方向。DCS系统的广泛应用在化工生产控制中取得了非常大的成果，有着不可替代的重要作用，DCS可以对化工生产设备进行智能化的自动化生产管理和控制，不仅有效提高化工生产效率，降低运营成本，环保节约，还能够为化工企业的未来发展提供无限动力。因此DCS系统是现代化化工企业生产控制的有效方式之一。

1 DCS系统的概述

DCS系统是一个经济实惠又可靠的控制系统，它采用了当代世界最先进的ProfiBus-DP现场总线技术，由控制网络和监控网络所组成，它直接用于对化工生产产品及对象进行数据归纳和分析控制。DCS的分散过程控制级在于整个DCS系统的最基层，通过生产设备所产生的数据信息收集归纳后递交至上一级，再进行分析和控制，接收到上一级的控制指令后会对具体对象进行产业控制。而位于DCS系统中间层的是集中操作监控系统，它面向于化工生产控制人员，主要是将数据进行分析处理后以简单易懂直接通过下一级呈现给操作管理人员，方便操作管理人员利用曲线图等各类相关图像对其中的各类参数和过程的执行状态进行实时分析，并根据分析出来的结果制定相关的具体执行内容。DCS系统对每一个生产环节的监控和对生产数据进行收集、分析及保存，加强了化工企业的自动化管理办公水平[1]。

2 DCS系统主要功能

3 DCS系统在化工生产控制中的具体应用

3.1 液位串级控制

例如：化工生产中P2塔的液位稳定和进料量的过程需要通过控制塔来实现，保证前塔液位稳定后，后塔的进料量却不稳定，相反，前塔液位不稳定是后塔进料量的稳定而导致，如何将前塔和后塔各自的需求都进行在一个稳定的状态，这就运用到了液位串级控制系统，液位串级控制系统是将流量控制器的给定值以流量控制的输出来进行操作，系统中所加入的副回路能够压制塔内排出端压力改变所产生出的流量变化，较大能力提高了系统的稳定性能，并且有效解决了因为过大的系统波动所造成的不必要的损失，极大地节约了人力资源。

3.2 联锁控制

现场设备要通过联锁控制来进行保护，是一种维护设备的有效手段，计算机自动化的运用是当联锁条件达到一定的状态时所采取一些的保护动作，例如：电磁阀动作是否打开或者关闭等等。计算机软件本身具有较为有效的准确性、可靠性和安全性，也是系统的组态完成主体 ，它本身有着对历史数据的逻辑性判断和记忆的功能，以其智能化部分能够替代操作人员对化工生产过程产生的大量数据进行操作分析以及对紧急事故的处理，防止期间的扰乱和失误。在生产项目27套联锁控制中，主要是由密度联锁、流量联锁以及液位联锁所构成的，其中：当液位处于设定的下限时，DCS所发出的启动型号能够自动控制，触点闭合的开关控制，投入并运行电动机启动设备，而当液位处于设定的上限时，DCS会发出停止的信号，电动机会自动停止运行，触点断合开关控制，同时，手动控制是通过DCS发出停止信号将现场操作柱的旋转开关进行控制电动机的起停，以上都是液位联锁电动机的控制原理[2]。

3.3 反应器反应温度的DCS控制

反应器作为化工生产的关键控制，它的反应温度直接影响生产产品和化工反应的效果。化工产品质量的因素有很多种，其中，温度在实际生产经验中体现出是最为关键的因素之一。要有效控制住化工材料在反应器里所出现的反应状况，有效防止因温度过高而导致的连锁反应或无法控制的现象，就要对温度这一关键因素的信息进行收集和分析，再依据分析结果判定出是否对反应生成的反应热进行合理的解决。例如：某反应器里的反应原料为A、B、C三种，三者的流速和比例会在进入反应器时产生相对的温度影响，为了方便测量结果，要在反应器配置好椭圆齿轮流量计、流量定值控制仪、质量流量计等测量设备，保证在标准范围内没有丝毫的投料误差。反应器中有三个典型的反应阶段的过程，它们分别为：恒温恒压阶段、过渡阶段、升温升压阶段。DCS系统将升温参数和升温速度自动控制好，并且在升温过程中设定好具体的执行方式进行升温，倘若在升温过程中温度上升的速度太慢或者太快，就要立即对控制状态由控制系统进行自动删除且要通过手工对蒸汽调节阀进行调整，让升温速度重新步入正常状态的轨道之中。同样的，DCS系统还能调节恒温恒压状态的温度。温度的测试具体过程为：在反应过程中对反应器设置4个温度关键点，它们分别为a点，b点，c点，d点。若温度处于a点之下，DCS系统会通过单回路PID控制系统对电路的蒸汽阀进行调整，从而实现温度的调整；若温度处于a与b之间，DCS系统就会自动断开对控制蒸汽阀的阀位调整；若温度处于b与c之间，通过对某部分的温度执行调整以及压力串级控制相关程序，对温度的变化进行进一步的有效控制；若温度处于c之上，则表明此时的温度过高，要对相关部分进行紧急性切除，启动循环水调节阀来重新调整温度[3]。

4 结束语

综上所述，随着化工生产规模的壮大以及控制的自动化水平的提高，表明了应用先进的科学技术和系统设备是提高生产质量和水准的关键，DCS系统在化工生产中的广泛应用能够将化工企业迅速提高生产产量以及完善生产过程的缺血，促进化工企业的良好发展形势，在降低生产成本和环保节约的同时大大了提高化工企业的市场竞争力。

参考文献

[3]刘芬.化工生产中DCS控制系统的应用[J].化工管理，2014（6）：60-61.

作者简介：冯晓明（1983，3-），男，汉族，籍贯：江苏无锡，工程师，本科学历，（安全评价），工作单位：无锡恒信安全技术有限公司。