DCS在企业中的应用和教学中的重要性

摘 要： 本文简要介绍了DCS的发展及在企业中的应用。

关键词： DCS 发展 应用 化学工业

一、DCS的发展

近20多年来，由于微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及工业自动化要求的逐步提高，DCS经历了几个阶段的发展过程，结构日臻完善，技术更加成熟，已经成为生产自动化不可缺少的自控装置。特别是上世纪90年代以来，DCS硬件方面广泛采用技术指标更先进的高档工业PC，有的甚至采用了RISC工作站，软件方面引入了通用的商业化软件包，系统互连方面采用国际标准的通用网络，逐步向信息集成的方向发展。

受信息技术（网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等）发展的影响，以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加，各DCS厂商（以Honeywell、Emerson、Foxboro、横河、ABB为代表）纷纷提升DCS系统的技术水平，并不断地丰富其内容。可以说，以Honeywell公司最新推出的Experion PKS（过程知识系统）、Emerson公司的PlantWeb（Emerson Process Management）、Foxboro公司的A2、横河公司的R3（PRM-工厂资源管理系统）和ABB公司的Industrial IT系统为标志的新一代DCS已经形成。

新一代DCS的体系结构主要分为四层结构：现场仪表层、控制装置单元层、工厂（车间）层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台（ERP、CRM、SCM等）。所以说，当今DCS主要提供工厂（车间）级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。

信息和集成基本描述了当今DCS系统正在发生的变化。用户已经可以采集整个工厂车间和过程的信息数据，但是用户希望这些大量的数据能够以合适的方式体现，并帮助决策过程，让用户以他明白的方式，在方便的地方得到真正需要的数据。信息化体现在各DCS系统已经不是一个以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。DCS提供了从现场到设备，从设备到车间，从车间到工厂，从工厂到企业集团整个信息通道。这些信息充分体现了全面性、准确性、实时性和系统性。

二、DCS在化学工业中的应用

我国化学工业生产过程控制率先使用DCS的是吉化公司化肥厂，该厂1981年引进日本横河公司的CENTUM系统，控制9个机组的合成氨生产工艺，因其运行安全可靠，受到各方面的好评。此后，DCS在我国化工企业应用迅速发展，许多大中型化工厂都采用DCS来改造传统生产流程，利用DCS丰富的软硬件功能开发先进控制系统，构成节能效果显著的复杂控制回路，进而研究开发优化操作方法和人工智能等控制策略，收到了明显的社会效益和经济效益，使我国化工自动化水平上了一个新台阶。到1998年我国化学工业（含石油化工）已有1100多套不同型号的DCS生产装置投入运行。据不完全统计，我国有94%的大型氨厂、65%的中型氨厂和100%的大型乙烯厂安装了DCS，用于过程控制和企业管理。化学工业在我国工业部门DCS应用套数最多，新建化工装置仪表和控制系统的投资一般占整个生产装置投资的10%—15%。化工企业对DCS的认识，随着DCS的功能增强和价格降低而逐渐加深，应用范围也随之日益广泛。上世纪80年代只有大中型企业或大型联合装置才采用DCS控制生产过程。现在所有在建的化工装置，不论规模大小均采用DCS。DCS的广泛应用，除了人们认识的转变以外，主要驱动力还是市场竞争和技术进步导致DCS生产厂家不断进行产品改进，使其功能更强、应用更方便，产品价格也不断下降。总之，计算机的技术进步为DCS的广泛应用提供了非常有利的条件。从现实情况看，我国化工企业的DCS应用也还有很大的潜力。

三、DCS在火电厂的应用

从20世纪80年代末开始，我国单机容量300MW及以上的火电机组开始全面采用集散控制系统（DCS），控制范围主要为汽机和锅炉，使机炉的自动化和控制水平大大提高。为了解决电气和热工之间自动化水平不协调的问题，从90年代中后期开始，电气系统的发变组系统、厂用电系统陆续开始纳入DCS进行监控，但电气系统的数字化继电保护和自动装置是通过硬接线的方式接入DCS，而没有通过网络通信实现。随着电子技术、信息技术的发展和电力运营的逐步市场化，火电厂在自动化技术应用方面取得了快速发展，火电厂电气和热工自动化的融合成为目前火电厂自动化的焦点问题之一。电气监控系统（ECS）的部分信息通过网络通信方式接入DCS成为一种新的发展方向，在新建的大中容量机组中得到了广泛应用。对于取消全部硬接线、完全采用通信方式接入DCS，不少电力设备制造厂家和电厂也正在积极尝试与探索。

四、DCS在教学中的重要性

随着DCS技术的不断发展，以及其在企业中的广泛应用，企业对DCS技术维护人员的需求越来越多，对DCS维护人员技术水平要求也越来越高。目前，化工厂、发电厂等企业的自动化水平越来越高，DCS技术维护人员紧缺。为使自动化专业学生更好地适应企业的要求，在教学中应加强DCS相关知识的教授与学习。