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第 6 期過程控制的特點及其在化工生產中的應用
35過程控制的特點及其在化工生產中的應用
杜衛剛( 淮陰工學院 ，淮安 ,223001)
摘要過程控制是化工生產的重要環節 ，本文介紹了 pl c 、 、 控制系統各自的特點和在化工 dcs fcs 領域的應用 。 關鍵詞 : 過程控制控制系統
pl c dcs fcs
特點化工生產應用
1 引言
化工生產具有易燃 、 、 易爆腐蝕性強 、 連續生產 、 工藝操作條件苛刻等特點 。其中 , 對工藝引數的控制是乙個重要的環節 , 過程控制系統完成對工藝引數的檢測 、 顯示 、 記錄 、 控制 、 報警等功能 , 它對正確地指導生產操作 、 保證生產安全 、 保證產品產量和質量起著極其重要的作用 。過程控制系統的特點是對生產過程進行實時控制 ，控制過程複雜 、 監控引數多且資料變化快 、 資料處理及儲存量大 。
因此實際應用時應根據過程控制系統的特點及不同生產工藝過程的控制要求 ，採用不同的控制系統 ，才可以既安全可靠又經濟高效地完成生產任務 。 目前 , 國內先進的大中型化工行業的過程控制基本上以採用 pl c 和 dcs 為主 , 而 fcs 則是由
dcs 與 pl c 發展而來 。 fcs 不僅具備 dcs 與 pl c 的特點 , 而且功能更加完善 。目前 , 新型的 dcs 與新型的 pl c 都有向對方靠攏的趨勢 。新型
co nt roller ) 簡稱 pl c ，它是一種以微處理器為核心 ,
綜合了計算機技術 、 自動控制技術和通訊技術的一種工業自動控制裝置 。它的主要特點是體積小 、 功能強 ; 工作可靠 , 執行速度快 ; 積木式結構 , 組合靈活 ; 具有良好的相容性 ; 程式編制及生成簡單 、 豐富 ; 網路功能強 。
pl c 系統能很好地完成工業實時順序控制 、 條
件控制 、 計數控制 、 步進控制等功能 ; 能夠完成模/ 數 ( a/ d) 和數/ 模 ( d/ a ) 轉換 、 資料處理 、 通訊聯網 、 實時監控等功能 。
2. 2 dcs dcs 是分散控制系統 ( dist ributed co nt rol system) 的簡稱 ，國內一般習慣稱為集散控制系統 。
它是乙個由過程控制級和過程監控級組成的以通訊網路為紐帶的多級計算機系統 , 綜合了計算機 ( co mp uter ) 、 通訊 ( co mmunicatio n) 、 顯示 ( cr t) 和控制 ( co nt rol ) 等 4c 技術 。它採用危險分散 、 控制分散 ，而操作和管理集中的基本設計思想 , 多層分級、 合作自治的結構形式 ，同時也為正在發展的先進過程控制系統提供了必要的工具和手段 。dcs 具有以下特點 :
2. 2. 1 高可靠性
的 dcs 已有很強的順序控制功能 ; 而新型的 pl c 在處理閉環控制方面也不差 , 並且兩者都能組成大型網路 。dcs 與 pl c 的適用範圍已有很大的交叉 。 本文簡要分析了 pl c 、 dcs 及 fcs 的特點以及在化工生產過程控制中的應用 。
由於 dcs 將系統控制功能分散在各台計算機上實現 ,系統結構採用容錯設計 ,因此某一台計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失 。此外 , 由於系統中各台計算機所承擔的任務比較單一 , 可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的
22. 1
各種控制系統的特點
pl c
可程式設計序邏輯控制器 ( programmable lo gical
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36四川化工9 卷第 2006 年第 6 期現場匯流排而言 ,只要遵循該型別現場匯流排的匯流排協議 ,就對其產品是開放的 , 並具有互操作性 。fcs 系統的基礎是數字智慧型現場裝置 , 系統結構具有高度的分散性 ; 通過使用現場匯流排 ,使用者可以大量減少現場接線 ,用單個現場儀表可實現多變數通訊 ,不同製造廠生產的裝置間可以完全互操作 , 增加現場一級的控制功能 ,系統整合大大簡化 ,並且維護十分簡便 。因此 , 系統安全性高 , 擴充套件靈活 , 可大大降低安裝成本 。
專用計算機 ,從而使系統中每台計算機的可靠性也得到提高 。
2. 2. 2 開放性 dcs 採用開放式 、 標準化 、 模組化和系列化設計 ,系統中各台計算機採用區域網方式通訊 ,實現資訊傳輸 ,當需要改變或擴充系統功能時 ,可將新增計算機方便地連入系統通訊網路或從網路中卸下 , 幾乎不影響系統其它計算機的工作 。
2. 2. 3 靈活性通過組態軟體 , 根據不同的流程應用物件進行軟硬體組態 ,即確定測量訊號與控制訊號及相互間連線關係 ,從控制演算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫呼叫基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面 ,從而方便地構成所需的控制系統 。
2. 2. 4 易於維護
3在化工生產中的應用隨著微電子技術尤其是個人計算機技術的飛速發展 ,pl c 和 dcs 的效能都有了較大的改進 , pl c 大大提高了資料處理能力和監控功能 ,dcs 系統向開放性發展 ,操作站採用工控機 ,作業系統採用通用的 window s n t 或 windows2000 操作平台 , pc 機豐富的軟體資源得以應用 , 因而大大降低了系統的繁瑣程度和** , 提高了系統的價效比 。pl c 和
dcs 在搶占市場的過程中 ,兩者相互借鑑 、 滲透 、 融功能單一的小型或微型專用計算機具有維護簡單、 方便的特點 ,當某一區域性或某個計算機出現故
故障時 ,可以在不影響整個系統執行的情況下**更換 , 迅速排除故障 。
2. 2. 5 協調性合 ,極大地增加了使用者在設計和使用中的選擇性 。
同時 ,由於各種控制系統生產製造廠較多 ,產品更新換代快 ,也給系統選擇帶來了一定困難 。 而走向實用化的 fcs , 也正以迅猛的勢頭快速發展 ,是目前世界上最新型的控制系統 。pl c 、 dcs 和 fcs 已經在化工 、 輕工等諸多領域發揮越來越重要的作用 。
如 : 國內許多啤酒廠的發酵罐群控制系統採用 pl c 系統來控制發酵罐的溫度 、 壓力 ; 鏈條鍋爐系統 、 焦化化工控制領域 、 汙水處理 、 磷化工等的 dcs 控制系統 ; 大顆粒尿素生產中的 fcs 技術等。
各工作站之間通過通訊網路傳送各種資料 , 整個系統資訊共享 ,協調工作 ,以完成控制系統的總體功能和優化處理 。
2. 2. 6 控制功能齊全控制演算法豐富 , 集連續控制 、 順序控制於一體 , 可實現串級 、 、 前饋解耦 、 自適應和**控制等先進控制 ,並可方便地加入所需的特殊控制演算法 。
dcs 的構成方式十分靈活 , 可由專用的管理計算機站 、 操作員站 、 工程師站 、 記錄站 、 現場控制站和資料採集站等組成 ,也可由通用的伺服器 、 工業控制計算機和可程式設計控制器構成 。
2. 3 fcs
4結語綜上所述 , 由於 pl c 、 、 dcs fcs 的良好效能 ,
現場匯流排控制系統 ( fieldbus co nt rol system ) 簡稱 fcs 。它把控制功能徹底分散到現場匯流排儀表 ,真正實現了 dcs 的分散控制 。fcs 主要有以下特點 :
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