论文部分内容阅读
【摘要】应用大规模DCS的能源集中控制系统集合了集中式计算机控制系统和分散式仪表控制系统的优势，同时将电气设备的控制、检测控制和计算机控制统一起来。其强大的通用性、完美的控制功能和灵活的系统组态不但减少了工作人员的人数，而且提高了能源设备的运用效率和控制设施运行的可靠性，完成了对能源的集中化控制。
【关键词】DCS；能源集中控制系统；应用
引言
集散控制系统简称DCS，一般是以微处理器为基础，通过信号处理、测量控制、计算机、显示图形和网络通讯等技术之间的相互结合、相互渗透，对整个能源生产的过程进行集中管理和分散控制。本文通过介绍DCS的组成和特点等，对DCS在能源集中控制系统中的应用进行了具体的分析，让大家对DCS有进一步的了解，从而扩大DCS的应用空间和应用前景。
一、DCS的基本组成
DCS一般由现场控制站、工程师站、操作员站和系统网络四部分组成。其中DCS的核心部分是现场控制站，需要它控制整个系统，因此系统对现场控制站的具体设计、生产过程及安装流程的要求非常高，它的功能主要是能够保证系统运行的可靠性，其硬件一般由包括处理计算数据的CPU、存储数据的存储器、现场测量单元和执行单元等在内的工业级计算机系统组成，可以对现场I/O进行直接处理和数字控制。工程师站具有一定的特殊性，它可以实现对DCS进行离线的配置、应用组态、监督、调试和维护，而且可以对DCS网络上各个节点的运行情况进行实时的监视，让系统工作人员可以根据运行情况及时的设定系统参数和调整系统的配置，使DCS可以每时每刻都工作在最佳状态。操作员站需要通过通用计算机系统来处理一切与运行操作有关的人机界面，例如个人计算机和图像工作站等，令操作员可以及时的对当前的运行参数的、现场的运行状态和异常情况的发生等有所了解，进而可以利用输入设备制和调节系统的运行过程，保证生产过程的能够安全可靠的进行。系统网络可以被看作是联系各个系统站的桥梁，让它们之间的数据传输可以有条不紊的进行，因此一个具有实时性和数据通信能力的可靠系统网络，将会直接影响网络通信的效率和整个系统功能。
二、DCS的主要特点
DCS本身拥有其他传统形式不具有的一系列的特点，其中最大的特点就是若干台不同的计算机可以通过网络对整个系统进行协调和控制。另外，DCS还具有极大的灵活性、分散性和创新性。首先DCS的灵活性表现在利用一个控制站对多个控制回路完成控制计算，而系统设计人员可以根据生产工艺和流程的具体要求在系统中来安排使用多少个现场控制站，每个现场控制站中应该安排什么样的控制回路，可以在系统的允许范围内根据控制方法来随时更改控制方案。其次DCS的分散性是指地域、设备和功能比较分散，而且一个系统可以有多台现场控制站和多台操作员站，从而可以将系统危险性进行一定的分散，进一步提高了系统运行的安全性。最后DCS具有一定的创新性，摒弃了旧式的流程图设计，它可以利用专用键盘、鼠标、动态画面和合成语音等技术软件来使画面更加直观清楚，同时系统操作也因为图文并茂的表达而变得更加简单。
三、DCS在能源集中控制系统中的应用
在当今以信息技术、数字技术、网络技术的发展为主流的新经济时代，国内DCS在企业中的的应用越来越广泛，比如石油化工企业、水泥企业、热电企业和焦化企业等。下面以DCS在钢铁能源和电力能源企业中的应用为例进一步说明了社会经济的发展对于DCS的需求。
（一）DCS在钢铁能源中的应用
目前，钢铁能源系统的装备水平已经从传统的仪表系统发展成为以计算机为主的集散控制系统（DCS）。系统的功能也不再是仅仅以监控为主体，而是将管理、控制和监控结合在一起，完全蜕变成一个功能完善的能源集中控制系统。在钢铁能源中使用DCS可以对能源设备的运行进行集中式控制管理，定员人数减少，能源利用效率和功能都比原定目标有所增强，所有的生产成本也得到一定程度的降低。而且通过对环保系统进行了统一管理，对于改善地球的生态环境和提高人类的可持续发展水平做出了巨大的贡献。另外，由于工作人员的减少，工作时间和技术人员老龄化等问题也得到一定的改善。更重要的是外购能源有了大幅度的减少，生产能源的损失进一步降低，生产效率也得到相应的提高。
（二）DCS在电力能源中的应用
在国内的电力能源市场中，DCS系统越来越多地应用在火电厂发电机组过程控制中，DCS不但可以对机变系统、直流系统和发电机励磁系统等电气系统发生的故障进行监控，而且可以在机组正常停机或者负荷降到某一定值时，DCS可以通过控制机组负荷和高低压切换来时系统进入稳定运行状态。另外，在大型发电厂的电气系统中，DCS可以对电压、电流、功率等参数进行限制，以防止它们的运行数据超过最大值或最小值，一旦超出规定范围，立刻发出警告，以便于工作人员进行及时的处理。最后，DCS现在还被纳入了发电机的变压器组、线路的控制开关等可靠性要求很高的专用设备，不但提高了发电厂电气系统的安全系数，而且增加了电厂系统的相关经济收入，进一步奠定了DCS在发电厂安全经济运行中的发展基础。
结语
目前，像瑞士-瑞典的跨国公司ABB和世界上最大的电气和电子公司之一西门子，它们所生产的DCS系统发展的已经相当成熟。与国外相比，国内现阶段市场的DCS的应用技术还存在一些问题。但是随着科学技术的应用越来越广泛，DCS的应用领域也得到进一步的扩大，其中DCS的生产厂家主要以上海新华、浙大中控以及以和利时为代表，而且它们经过自身的努力推出了属于自己的DCS系统，例如上海新华的XDPF-400系统以及以和利时的MACS-Smart pro第四代DCS 系统等，而且它们通过积极地市场竞争逐渐得到大众的认可，让DCS 在国内工业企中得到普遍应用。另一方面，今后的能源形势是无法根据以往的实例来进行预测的。如果从地球环境保护和人类的可持续发展的具体要求出发，我们必然需要采取更进一步的措施来适应社会发展。因此，我们需要通过使DCS系统的功能全面发挥来促进能源得到有效利用，使尚未利用的能源得到回收，尽量使DCS系统适应经济的发展形势，以便使更多的节能措施得到应用，以实现管理水平得到提高的目标。
参考文献
[1]陈世鹄.应用大规模DCS的能源集中控制系统[J].武钢技术，1994-08-05
[2]廖芳芳.DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨[J].西南交通大学， 2005-03-01
[3]金玉种.DCS系统I/O模块自动化测试的设计与实现[J].上海交通大学， 2012-10-01
【关键词】DCS；能源集中控制系统；应用
引言
集散控制系统简称DCS，一般是以微处理器为基础，通过信号处理、测量控制、计算机、显示图形和网络通讯等技术之间的相互结合、相互渗透，对整个能源生产的过程进行集中管理和分散控制。本文通过介绍DCS的组成和特点等，对DCS在能源集中控制系统中的应用进行了具体的分析，让大家对DCS有进一步的了解，从而扩大DCS的应用空间和应用前景。
一、DCS的基本组成
DCS一般由现场控制站、工程师站、操作员站和系统网络四部分组成。其中DCS的核心部分是现场控制站，需要它控制整个系统，因此系统对现场控制站的具体设计、生产过程及安装流程的要求非常高，它的功能主要是能够保证系统运行的可靠性，其硬件一般由包括处理计算数据的CPU、存储数据的存储器、现场测量单元和执行单元等在内的工业级计算机系统组成，可以对现场I/O进行直接处理和数字控制。工程师站具有一定的特殊性，它可以实现对DCS进行离线的配置、应用组态、监督、调试和维护，而且可以对DCS网络上各个节点的运行情况进行实时的监视，让系统工作人员可以根据运行情况及时的设定系统参数和调整系统的配置，使DCS可以每时每刻都工作在最佳状态。操作员站需要通过通用计算机系统来处理一切与运行操作有关的人机界面，例如个人计算机和图像工作站等，令操作员可以及时的对当前的运行参数的、现场的运行状态和异常情况的发生等有所了解，进而可以利用输入设备制和调节系统的运行过程，保证生产过程的能够安全可靠的进行。系统网络可以被看作是联系各个系统站的桥梁，让它们之间的数据传输可以有条不紊的进行，因此一个具有实时性和数据通信能力的可靠系统网络，将会直接影响网络通信的效率和整个系统功能。
二、DCS的主要特点
DCS本身拥有其他传统形式不具有的一系列的特点，其中最大的特点就是若干台不同的计算机可以通过网络对整个系统进行协调和控制。另外，DCS还具有极大的灵活性、分散性和创新性。首先DCS的灵活性表现在利用一个控制站对多个控制回路完成控制计算，而系统设计人员可以根据生产工艺和流程的具体要求在系统中来安排使用多少个现场控制站，每个现场控制站中应该安排什么样的控制回路，可以在系统的允许范围内根据控制方法来随时更改控制方案。其次DCS的分散性是指地域、设备和功能比较分散，而且一个系统可以有多台现场控制站和多台操作员站，从而可以将系统危险性进行一定的分散，进一步提高了系统运行的安全性。最后DCS具有一定的创新性，摒弃了旧式的流程图设计，它可以利用专用键盘、鼠标、动态画面和合成语音等技术软件来使画面更加直观清楚，同时系统操作也因为图文并茂的表达而变得更加简单。
三、DCS在能源集中控制系统中的应用
在当今以信息技术、数字技术、网络技术的发展为主流的新经济时代，国内DCS在企业中的的应用越来越广泛，比如石油化工企业、水泥企业、热电企业和焦化企业等。下面以DCS在钢铁能源和电力能源企业中的应用为例进一步说明了社会经济的发展对于DCS的需求。
（一）DCS在钢铁能源中的应用
目前，钢铁能源系统的装备水平已经从传统的仪表系统发展成为以计算机为主的集散控制系统（DCS）。系统的功能也不再是仅仅以监控为主体，而是将管理、控制和监控结合在一起，完全蜕变成一个功能完善的能源集中控制系统。在钢铁能源中使用DCS可以对能源设备的运行进行集中式控制管理，定员人数减少，能源利用效率和功能都比原定目标有所增强，所有的生产成本也得到一定程度的降低。而且通过对环保系统进行了统一管理，对于改善地球的生态环境和提高人类的可持续发展水平做出了巨大的贡献。另外，由于工作人员的减少，工作时间和技术人员老龄化等问题也得到一定的改善。更重要的是外购能源有了大幅度的减少，生产能源的损失进一步降低，生产效率也得到相应的提高。
（二）DCS在电力能源中的应用
在国内的电力能源市场中，DCS系统越来越多地应用在火电厂发电机组过程控制中，DCS不但可以对机变系统、直流系统和发电机励磁系统等电气系统发生的故障进行监控，而且可以在机组正常停机或者负荷降到某一定值时，DCS可以通过控制机组负荷和高低压切换来时系统进入稳定运行状态。另外，在大型发电厂的电气系统中，DCS可以对电压、电流、功率等参数进行限制，以防止它们的运行数据超过最大值或最小值，一旦超出规定范围，立刻发出警告，以便于工作人员进行及时的处理。最后，DCS现在还被纳入了发电机的变压器组、线路的控制开关等可靠性要求很高的专用设备，不但提高了发电厂电气系统的安全系数，而且增加了电厂系统的相关经济收入，进一步奠定了DCS在发电厂安全经济运行中的发展基础。
结语
目前，像瑞士-瑞典的跨国公司ABB和世界上最大的电气和电子公司之一西门子，它们所生产的DCS系统发展的已经相当成熟。与国外相比，国内现阶段市场的DCS的应用技术还存在一些问题。但是随着科学技术的应用越来越广泛，DCS的应用领域也得到进一步的扩大，其中DCS的生产厂家主要以上海新华、浙大中控以及以和利时为代表，而且它们经过自身的努力推出了属于自己的DCS系统，例如上海新华的XDPF-400系统以及以和利时的MACS-Smart pro第四代DCS 系统等，而且它们通过积极地市场竞争逐渐得到大众的认可，让DCS 在国内工业企中得到普遍应用。另一方面，今后的能源形势是无法根据以往的实例来进行预测的。如果从地球环境保护和人类的可持续发展的具体要求出发，我们必然需要采取更进一步的措施来适应社会发展。因此，我们需要通过使DCS系统的功能全面发挥来促进能源得到有效利用，使尚未利用的能源得到回收，尽量使DCS系统适应经济的发展形势，以便使更多的节能措施得到应用，以实现管理水平得到提高的目标。
参考文献
[1]陈世鹄.应用大规模DCS的能源集中控制系统[J].武钢技术，1994-08-05
[2]廖芳芳.DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨[J].西南交通大学， 2005-03-01
[3]金玉种.DCS系统I/O模块自动化测试的设计与实现[J].上海交通大学， 2012-10-01