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DCS系统在石油化工中的应用

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(集中计算机控制系统)，已有了成熟的DDC(直接数字控制)技术；此外石化产业中，在塔、釜、罐等大型工艺设备运转中，少不了各种机电设备如风机、泵类及各种阀门的开关量的检测和控制，所以开关量的顺序控制也是很重要的，这是DCS应满足的第二个功能；在石化产业中，反应罐等设备是间歇式工作的，即一批原料投进，经过反应，形成产品，产出后，经过间歇，再投第二批原料，这种批量控制是石化行业中不少产品的生产装置的控制形式，这要求开关量、模拟量结合进行控制，现在也有称它为混合控制系统(HybridControlSystem)。当然，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、轻易使用、便于维护、便于扩展和升级换代等要求。另外在石油化工大型装置和中、小型装置要求对应DCS产品又有所细分，所以产生了大型DCS和中小型DCS产品，而且各DCS厂家在应用实绩方面也产生了细分市场，如有些厂家的DCS产品用于锅炉控制能力更强，有些厂家的DCS用于海上采油平台业绩更多等等。

我国在大型进口设备成套中引进国外的DCS及石化等行业改造中设计采用国外DCS以外，经过20多年的努力，国内已有多家生产DCS的厂家，其中和利时、浙江中控、上海新华3家已具有相当规模。国内石化行业已使用国内外生产的700多套DCS，应用水平也较高，自动投运率在90%以上，目前正向充分发挥DCS功能和开展先进控制和优化方向发展。

第二章DCS系统的构成

1、DCS系统的结构特点?

世界上有多种类型的DCS，在功能、容量、特点上各具特色，其结构特点主要有以下五大部分。

?（1）人机接口。包括操作员接口和工程师接口。前者实现对工艺过程运行的监视和操作，通过通讯网络与现场控制站连接；后者实现对控制功能的组态，直接与现场控制站连接。

??（2）现场控制站。现场控制站是DCS的核心，DCS由它实现对现场过程信号进行输入/输出、数据采集、反馈控制、顺序控制等。

??（3）通讯网络。用于连接各个站进行相互通讯、交换数据。

??（4）通用计算机接口。用于DCS与通用计算机连接通讯，完成更高层次的控制和管理。

??（5）上位机。上位机主要实现高层次的优化管理。如优化控制、成本管理与控制等。

??DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。

2、DCS系统的三个重要组成

其中，控制站、操纵站和工程师站、数据通讯及网络在发展过程中占有重要地位。

控制站

DCS系统中，控制站继续了DDC(直接数字控制)技术[2]，它是一个完整的计算机，实际运行中可以暂时在不与操纵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，大型DCS控制站对中心处理器要求较高，必须为专用的处理器，准16位和准32位或64位运算方式。第三代DCS控制站已采用多CPV分别用于控制、通讯、冗余切换等操纵。

控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/0设备为现场的输进、输出处理设备，即过程输进/输出(PI/0)，包括信号变换与信号调理，A/D、D/A转换。它在第二代和第三代产品中已陆续采用了嵌进式技术，并采用单片机等完成量程调整，远程I/0数据传输、小型化、减少PI/0卡硬件规格等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用现场总线技术的数字信号。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尽对不答应的，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。

操纵站和工程师站

DCS系统形成初期操纵站各工程师站合一，即操纵站具有操纵员功能、工程师功能、通讯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操纵站是典型的计算机，有着丰富的外围设备和人机界面[3]，在人机界面即流程图画面方面，也由半图形方式、全图形方式过程为目标图形方式，以GVI图形用户界面为平台，并采用鼠标，而且在工程师站中进行控制策略组态和制作流程图画面采用菜单、窗口、CAD技术等，使人机界面友好。DCS系统应具有开放性，便于系统集成各操纵。目前大多数DCS操纵站和工程师站已采用高档PC机或工控机，WindowsNT(或Windows98以上)操纵系统、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进)接口技术，可通过以太网接口与治理网络相连。

操纵站