试述DCS集散型控制系统及工业控制技术

张宇杨

摘要：DCS集散控制系统融合了显示器技术、计算机技术、控制技术以及网络通信技术等多项先进技术，功能完善、自动化程度高，因而在造纸、炼金、石油化工等大型工业生产行业发挥了重要作用。近年来，在我国社会经济与科学技术快速发展的新背景下，DCS集散型控制系统也有了很大的发展变化。本文联系实际，对DCS集散型控制系统以及工业控制技术展开分析论述，以供参考。

关键词：DCS集散型控制系统;系统结构;特征特点;工业控制技术

1 DCS控制系统结构系统

集中管理、分散控制是DCS集散型控制系统的主要设计思路。该系统的结构体系呈分散状态，整体的结构形状类似于树状。从纵向上分析，该控制系统的主体结构聚集了网络通信、分散控制以及集中管理。在这样的控制体系下，可对整个生产过程进行动态化、全面化管理【1】。

DCS系统中的集中管理模块包含工厂管理部分、工程师管理部分等。几大板块构成了一个由上到下的管理路径，工程师负责生成系统，工厂工作人员按照上级别相关要求向机器输出指令，实现对生产活动的调度与管理。

DCS集散型控制系统的分散控制是基于生产设备相关的数据实现的。在产品生产过程中，收集相关数据进行分析计算和模拟校验，汇总完成后通过设定的控制路径，对操作系统以及系统相关装置完成对生产活动的管理与控制。

DCS系统中的通信输出部分涵盖了局域网与网络接口之间的管理以及局域网和控制网络体系之间的管理两大内容。通过局域网与网络接口、局域网与控制网络体系，各站点输出网络数据信息并传达控制信息【2】。

在DCS系统中，软件系统是至关重要、不缺缺少的部分。只有在控制软件、传输软件以及网络通信系统软件等的支持下，该系统各项功能才能实现。

2 DCS集散型控制系统特征特点

2.1开放互联，大数据融合

DCS系统的建设理念是分散整合，统一调度管理。这一理念最早由美国Honeywell提出，随后横河等仪表控制公司进行深入及推广。DCS系统不同于传统的控制系统，其对计算机有很大的开放性、包容性。当企业有新的管理需求，需对控制系统进行扩充，那么只需要将新的计算机接入现有系统的局域网中就能满足自身的管理需求。这是因为在DCS系统中，计算机通过局域网互传信息，并没有其他的技术限制，因而当新计算机被接入到系统中后，该计算机与系统中原有的计算机同样能够进行信息交流【3】。从DCS系统的发展趋势中也可以看到其的开放性特点。DCS系统开始由1G网络发展，到现在的4G、5G网络，DCS系统不断在发展融合，锐意创新，其的智能化、一体化水平逐步提高，这均源于DCS系统的“开放互联”。

2.2组网方便

在将DCS系统应用于工业生产活动时，企业可依据自身的生产与管理需求操作组态软件，进而达到相应目的。当有相关的管理需求时，企业可直接通过系统中的算法库选定算法与图形，并在经过计算后直接得到相应画面，基于该画面灵活整合、组建各软件让系统满足管理需求。目前国内的DCS系统软件已经开始实现模块化组网，企业用户可根据控制需求，对DCS系统进行快速组网。

2.3多台计算机控制

DCS控制系统中，多台小型计算机支持着整个系统运转，并负责具体的控制任务。系统内每台计算机都具有较高的独立性，一台计算机出现故障其他计算机不会受到过影响，系统中的各项数据信息不会丢失，这意味着DCS系统的可靠性非常高。此外，在该系统内，各计算机独立运作互不影响。当工作人员有相关需求时，只需启动系统中相应的计算机即可。这样不仅大大简化了系统运行条件，更有效保障了系统运行的安全性、可靠性【4】。

2.4信息共享度高

DCS系统采用了网络通信技术，因而在网络条件满足的情况下，各个工作站就可以相互通信，实现信息共享。在各工作站工作信息能被及时传输、分享的情况下，系统运转的会更为协调，运行效果会更为理想。

2.5便于维护

若系统中的各独立计算机出现故障，工作人员可单独对其进行检修，不需要对整个系统做彻底全面的检查。并且因为单个计算机故障不会影响整个系统的运行状态，因而工作人员也无需关闭系统，只在系统运行情况下进行检修即可。

总而言之，DCS系统具有自动化集成、开放性、易扩展性、模块化等特点，其硬件采用冗余控制器，確保余热发电DCS系统的可靠性、安全性;其软件平台采用统一数据管理、组态、编程以及通讯，具有很强的控制功能、诊断功能。该信息化系统系统的软件平台实现了统一数据管理、组态、编程以及通讯，整体的控制功能、诊断功能是传统监控系统所不能比拟的。该信息化系统系统中应用了多任务处理的控制器，性能极强，能实现对复杂回路的精确运算与动态控制。相较于其他的控制系统，DCS系统的诊断功能更为强大，组态软件也更为丰富，操作难度低且更加便于运维管理。DCS系统开放化程度高，易于拓展，在后期也便于改造升级【5】。近几年，大型生产行业进一步提高DCS控制水平，注重信息化、智能化的建设，特别是各地火电厂纷纷提出适合自己工厂的厂级监控信息系统（SIS）以提高生产效率，实现工厂管理信息系统和各分散控制系统之间的数据交换。以厂级实时监控系统为基础，以经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有限的专业计算方案，实现整个电厂范围内的信息共享。

3工业控制技术发展分析

①现场总线控制体系：相较于传统的工业控制技术，现场总线控制体系的开放度更高、分散性更强，网络数据性特征更为明显。这一新型的数据总线可有效解决工业现场各控制设备、智能设备以及执行设备之间的信息传递问题，并实现上述设备与控制系统之间的信息交流与传输。且现场总线也可以对电气设备进行数据采集（马保、PLC、微机控制器）现场总线技术是一项伟大的发明，其在很大程度上弥补了传统工业控制技术的缺陷，为工业生产提供了更好地技术保障。

②嵌入式技术：现场总线技术的出现与应用虽在一定程度上将工业控制技术水平提高到了一个新高度，但是仍没有改变工业控制本身需要依赖控制设备来达到控制目的这一本质。但嵌入式技术的发展与应用则能推动工业控制技术突破这一瓶颈。嵌入式技术与传统工业控制技术具有很大的不同，其摆脱了对外部控制设备的依赖。该技术在待控制对象内部植入特定的控制系统或是智能芯片，让设备自己具备控制功能，因而大大简化了控制系统的结构，提高了控制的精确度。由于嵌入式技术不用依靠外部设备，其自己可独立完成检验、运算以及调节等各项工作，因而该项技术目前在机械设施、智能家电等中取得了重要应用【6】。

③综合自动化技术：综合自动化融合了MIS、过程控制以及Internet这三大技术成果，是当前比较先进的工业控制技术。在该项技术体系中，MIS是非常重要的组成部分，是综合自动化的核心。通过MIS，下层检测控制与上层的信息收集才得以连接结合，从而实现检测、控制与管理目标。而MIS与Internet的结合则给企业创造了更便捷、更开放的信息交流平台，便于企业更好地管理与决策。2020信息数据高速发展，大型工控企业DCS的智能化和信息化整合必将到来，DCS系统的接口优化势在必行，如何提高性能将是下一阶段的目标。总而言之，相较于其他的工业控制技术，综合自动化技术的功能更加完善，应用效果也更为理想。

结语

综上所述，DCS集散型控制系统组态软件丰富，功能全面且强大，且可靠性高，便于运维管理，是当前非常重要的自动化控制系统，在多个行业与领域都有广泛应用。而工业控制技术也随着我国经济与科技的发展有了恨大的发展进步，技术类型不断增多，功能更为全面，控制效果也更为理想。相信在未来，我国工业控制技术将会取得更大的发展与成就。

参考文献

[1]李定川.DCS控制系统浅议[J].智慧工厂，2017（09）：62-64.

[2]李定川.DCS集散控制系統技术瞭望[J].智慧工厂，2017（02）：45-49+60.

[3]魏朝阳.MACSⅡ型DCS集散控制系统的改进[J].小氮肥，2015，43（05）：26.

[4]胡嘉伟.DCS集散型控制系统发展综述[J].中国高新技术企业，2015（10）：89-90.

[5]周赟.DCS控制系统及工业控制技术研究[J].机电信息，2012（06）：108-109.

[6]王燕芳，宋辉.DCS的发展对未来工业控制技术的影响[J].微计算机信息，2006（25）：108-109+197.