【正文】 嗎 ！ DCS 系統(tǒng)的硬件結構 DCS 的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理裝置、分散過程控制裝置和通信接口設備等組成。通過 通信網(wǎng)絡 將這些硬件設備連接起來，共同實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能 。 現(xiàn)場控制站 現(xiàn)場控制站中的主要設備是現(xiàn)場控制單元?，F(xiàn)場控制單元式 DCS 直接與生產過程進行信息交互的 IO 處理系統(tǒng)，它的主要任務是進行數(shù)據(jù)采集及處理，對 被控對象實施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可以根據(jù)不同的應用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場控制單元構成現(xiàn)場控制站。它可以是以面向連續(xù)生產的過程控制為主，輔以順序邏輯控制，構成 4 的一個可以實現(xiàn)多種復雜控制方案的現(xiàn)場控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場控制站；還可以是一個對大批量過程信號進行總體信息采集的現(xiàn)場控制站。 現(xiàn)場控制站是一個可以獨立運行的計算機檢測控制系統(tǒng)。由于它是專為過程檢測、控制而設計的通用型設備，所以其機柜、電源、輸入輸出通道和控制計算機等，與一般的 計算機系統(tǒng) 有所不同。 操作站 運行在 PC 硬件平臺、 NT 操作系統(tǒng) 下的通用操作站的出現(xiàn)，給 DCS 用戶帶來了許多方便。由于通用操作站的適用面廣，相對生產量大，成本下降，因而可以節(jié)省用戶的經費，維護費用也比較少。 為了實現(xiàn)監(jiān)視和管理等功能，操作站必須配置以下設備： 操作臺，也就是高 檔電腦桌； 微處理機系統(tǒng)，就是高檔電腦； 外部存儲設備，簡單說就是大容量硬盤； 圖形顯示設備，就是電腦顯示器； 操作鍵盤跟鼠標； 6 打印輸出設備。 DCS 在工業(yè)過程控制中的應用 集散型控制系統(tǒng)（ DCS）作為新一代的工業(yè)自動化過程控制和管理設備，至今雖然只有二十多年的歷史，但已在石化、冶金、電力等工業(yè)領域得到了廣泛的應 用。 我國在八十年代初期開始引進集散控制設備，從此開始了集散型控制系統(tǒng)在我國工業(yè)控制領域的應用。 石油化工行業(yè)新建的大中型石化設備均采用集散控制系統(tǒng)（ DCS），石化企業(yè)的第一套DCS 是 1982 年上海高橋石化公司煉油廠引進的美國 Foxboro 公司的 Spectrum 系統(tǒng)，用于常減壓裝置生產控制。 在冶金行業(yè)，集散控制系統(tǒng)（ DCS）的應用集中在寶鋼這樣的新建企業(yè)和首鋼、鞍鋼、武 鋼、重鋼 、馬鋼等擴建的分廠。冶金系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)是首鋼公司購進的美國Bailey 公司的 Network90 系統(tǒng)，用于其燒結廠自動控制系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)的第一套集散控制系統(tǒng)（ DCS）是 1985 年遼寧朝陽電廠采用的瑞士 BBC 公司的 Procontrol－ P 系統(tǒng)，用于改造 200MW 機組的順序控制系統(tǒng)和燃燒器管理系統(tǒng)。目前集散 系統(tǒng)（ DCS）在火電廠的應用泛圍主要包括：模擬量控制、數(shù)據(jù)采集和處理、鍋爐爐膛安全監(jiān)控、順序控制、汽輪機數(shù)字電液控制等五方面。 與此同時，在八十年代末期至九十年代初期，國家組織了精悍的科研力量聯(lián)合攻關，相繼研制出我國自己的集散型控制系統(tǒng)。這一時期涌現(xiàn)出的代表產品有 DJK－ 7500（重慶自動化所）， HSDCS1000（電子部六所）、 STAR－ 2021（阿繼電器股份有限公司）、 DCS100（清華大學自動化系）、 DJK－ 2021（上海自動化所）、友力－ 2021（石化總公司、航天部二 5 院）等。阿繼電器股份有限 公司研制的 STAR2021 集散控制系統(tǒng)， 1989 年自第一套應用系統(tǒng)（電站鍋爐滅火保護 MHB－ Ⅲ /B）在河南新鄉(xiāng)電廠投運以來，相繼在哈爾濱第三發(fā)電廠200MW 機組的模擬調節(jié)系統(tǒng)、石家莊陽邏 300MW 機組的滅火保護系統(tǒng)等數(shù)十個電廠的生產過程控制中得到應用。在此基礎上，其第二代產品 Star－ 3000 近年來在工業(yè)領域得到了更廣泛的應用，在技術上更是得到了長足發(fā)展。 集散型控制系統(tǒng)今后的發(fā)展方向 ： 集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是基本調節(jié)器向少回路或單回路方向發(fā)展；基本調節(jié)器除了 PID 和其他算法外，還將逐步采用更為有效的 新的算法，使之具有新的功能（如增益自適應功能）；采用光導纖維代替高速數(shù)據(jù)通道，并統(tǒng)一通訊規(guī)程；力求靈活地運用現(xiàn)代控制理論，以得到更為通用的控制算 法。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS）及其應用 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，它是一種全計算機、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術給自動化領域帶來了一場革命，代表了自動化的發(fā)展方向。數(shù)字通信是一種趨勢，也是技術發(fā)發(fā)展的必然。從理論上講，雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制技術必將會給火電廠安全經濟運行及提高管理水平帶來實實在在的效 益。這是過去在電站中使用過的任何控制系統(tǒng)所無法與之相比擬的。 作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心部分 —— 總線協(xié)議，已經在火電廠控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中成功運行，這不僅消除了人們以前存有的許多疑團，也為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在火電廠推廣應用打下了良好的基礎。 FCS 在工業(yè)過程控制中的應用 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，在以順序控制為主，以 PLC（可編程邏輯控制器）為硬件的火電廠輔助車間控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制中，可以發(fā)揮最大效益。 PLC 作為一個站掛在高速總線上，充分發(fā)揮 PLC 在處理開關量方向的優(yōu)勢。現(xiàn)場總線在該領域的應用已經取得成功，這將是今 后一段時間內火電廠輔助車間適度集中控制方針得以實現(xiàn)的一種優(yōu)選方案。 由于目前能滿足火電廠控制要求的數(shù)字式智能現(xiàn)場裝置的品種還很少，理論上的現(xiàn)場總線效益還不能充分發(fā)揮。因此，在大型機組上全面采用典型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的時機尚未成熟。 6 目前，某些控制系統(tǒng)不失是一種向 FCS 過渡性的控制系統(tǒng)，它既保留了 DCS 系統(tǒng)中功能很強的控制器及 I/O 模件，同時在通信網(wǎng)絡又遵循現(xiàn)場總線協(xié)議。我們將該系統(tǒng)稱之為在通信和數(shù)據(jù)傳輸方向遵循現(xiàn)場總線協(xié)議的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)，暫稱該系統(tǒng)為 FDCS。 典型工程應用案例介紹 DCS 在鍋 爐系統(tǒng)中的應用 在社會經濟高速發(fā)展的今天，企業(yè)對產品的質量要求越來越高，對安全性的重視程度也越來越高。這就要求必須進一步提高自動控制系統(tǒng)的準確性和安全性，以便滿足市場需要。鍋爐系統(tǒng)作為經濟發(fā)展的重要保障，其正常的工作運轉有其重要意義。 系統(tǒng)規(guī)模和要求 以 6～ 20t/h 的小型鍋爐為例，其特點是蒸發(fā)量小，大多為低壓飽和蒸汽，壓力為 ～106 Mpa，燃燒方式為鏈條爐排，往往幾臺鍋爐共用一根母管供應水，用一根母管向外汽，或供熱水取暖用。 整個鍋爐微機控制系統(tǒng)的結構可歸結為“三點一線”式的結構?！叭c”系指 連接在網(wǎng)絡上的三種不同的類型節(jié)點。這三種不同的類型節(jié)點是： (1)面向被控過程現(xiàn)場的 I/O 控制站； (2)面向操作員的操作站； (3)面向監(jiān)督管理人員的工程師站?！耙痪€”系指系統(tǒng)的骨架計算機網(wǎng)絡。 控制任務 鍋爐是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關聯(lián)的復雜的控制系統(tǒng)，調節(jié)參數(shù)與被調節(jié)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響，調節(jié)難度非常大。我們采用將系統(tǒng)控制分散成一個一個的閉環(huán)控制：給煤控制，送風控制，汽包液位控制，爐膛負壓控制等。 （ 1） 給煤控制 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調節(jié)的基本任務，是使燃料燃燒所產生的熱量， 適應蒸汽負荷的需要，同時還要保持經濟燃燒和鍋爐的安全運行。目前，中小型煤粉爐控制系統(tǒng)效果不佳主要體現(xiàn)在送風和給煤控制上。送風控制系統(tǒng)應與給煤控制相協(xié)調，控制在一定的風煤比，維持燃燒處在最佳經濟狀態(tài)。 （ 2） 送風控制 送風調節(jié)是通過負荷規(guī)則調節(jié)器實現(xiàn) “ 加負荷時，先加風后加煤；減負荷時，先減煤后減風的控制規(guī)則。 （ 3） 爐膛負壓控制 爐膛負壓反映了送風量與引風量之間的平衡關系，目標就是要保證鍋爐在運行過程中，始終保持