论文部分内容阅读
摘要：本文首先叙述了了DCS系统的概念，分析了DCS系统的特点，供电的要求以及网络通讯所引发的故障问题。最后基于DCS系统运用中出现的问题，给出了相应的改进策略，以期提高系统的稳定性、可靠性及安全性。
关键词：DCS；特点；供电
中图分类号：U223文献标识码： A
一、DCS系统概述
1.1 DCS系统的概念
DCS又称为分散控制系统，DCS是通过多台计算机来控制生产过程中的多个控制回路，并可以集中地获取、管理相关数据的一种自动控制系统。这种系统主要是通过微处理机来控制各个回路，各个回路之间以及上下级之间通过高速数据通道来交换信息。这样就实现了系统内部各个系统之间的信息传递及沟通的网络。只要在系统设计的时候将相关的生产流程包含到系统控制的范围之内，就可以实现生产流程的自动化控制。并且这个系统还具有相关数据的获取、监控、管理及人机互换等方面的功能。由此可以看出DCS是一个具有很强的可靠性，并具有独立控制能力的一个系统。如果子系统出现故障的话，其网络式设计结构，可以为数据的获取、传递及提取，选择新的通道。换句话说，DCS的子系统出现问题，几乎不会对整个系统的运作产生什么影响。而且这种系统与计算机的多级控制系统比较，也具有比较突出的优势，DCS在结构上更加灵活，布局也更加合理，系统的设计及运用成本也不是很高，这也是DCS近年来得到广泛运用的主要原因之一。
1.2 DCS系统的特点
DCS相对于集中式控制系统来说，具有以下几个方面的特点。首先，DCS具有非常高的可靠性。DCS将整个的系统分成多个分系统，而且系统的控制功能也被分植到这些分系统之内，也就是说系统的控制是由多台计算共同实现的。所以，每台计算机所承担的任务相对来说就比较单一，出现错误的概率不大，这在一定程度上提高了系统的稳定性及可靠性。其次，DCS具有开放性。DCS在设计之初，采用的就是开放式、标准化、模块化、系列化的设计方式，系统中不同的计算机采用局域网的方式进行信息的交换与传递，这样系统内的计算机就在不影响整个系统功能的前提下，实现计算机的增加及减少。再次，DCS功能比较齐全，各部分之间的协调性也比较强。整个系统的控制算法丰富，可以有效地实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，而且各个工作站之间可以通过网络传送相关的数据。这样系统可以通过信息共享，协调工作完成控制系统的总体功能和优化处理。
二、供电系统要求
1、供电等级及类型
DCS系统供电电压等级一般为交流，三相和单相供电都可以。当DCS设备由三相电源供电时，三相电源不平衡量应不大于25%。
2、DCS控制设备的负载特性
供电电源总是与其负载联系在一起的，负载可分为纯电阻式、电感抗式、电容抗式以及它们之间混合式的，DCS设备所带负载三种都有，所以总的阻抗为三项之和：R：纯电阻值;XL：感抗值;XC：容抗值
由于DCS控制设备所带负载的多样性，一些非线性阻抗也被引入。这样，负载的电流与电压将不是完全的线性关系，非线性负载的峰值电压为均方根值的2倍，所以这点在测量电压波形以及选用供电变压器容量时，要充分考虑进去。
3、供电设备
隔离变压器、不间断电源（UPS）等可以作为DCS系统和供电电源，但要求供电电源独立供给DCS控制系统，不要接其他设备（可以和控制显示等仪表共用）。即DCS系统的所有控制设备，包括DPU机柜、EWS、打印机、历史站等设备的电源都要由这个供电电源提供。其中DPU机柜是两路220VAC UPS电源供电。
供电系统中的中线（零线）与交流地线相短接，这种短接为金属零件之间的连接，为确保高可靠性，焊接是比较好的连接方法，这样做是为了消除零线对地的浮空电压。当有些供电设备（如UPS）或同DCS设备共用电源的其他控制系统不允许这样接法时，可以在供电设备与DCS设备之间安装隔离变压器，并在隔离变压器次级端把零线与地线短接。
4、供电电线及线径
供电设备系统应尽量靠近DCS控制设备，不要用低电压电缆长距离传输，一般用220V交流电源。传输时距离要小于100米。变压器设备电源连线到电源分配盘上，在电源分配盘上分别接电源线到各个DCS用电设备，盘上还应为每路供电提供独立的电源开关，而且每路供电电源都必须是三线制的，即相、中、地三线同时布线到各个用电设备上。
三、DCS系统运用中存在的问题
目前，大机组的仪器控制基本上选用的都是DCS系统。因为对于大型机组的运作中，可能出现的最大问题就是整个机组的瘫痪，这样将造成巨大的经济损失。而DCS系统具有故障分散的特点，可以有效地提高系统的稳定性。因此，DCS系统一经推出就得到了广泛的运用。但是在实际的运用过程中DCS系统还是存在一些比较突出的问题。具体主要表现在以下几个方面：首先，DCS系统在运作的过程中容易受到一定的干扰，严重影响着系统的运作效率。具体来说这种干扰主要来源于电网系统的干扰、电磁的干扰、信号线路、电容、电感耦合引入的干扰以及接地系统的混乱所引起的干扰等；其次，DCS系统的在运作的過程中会出现一些网络通讯故障。比如频繁地出现数据中断，画面的数据变红或者不显现数据等。这些故障的出现不仅影响着系统的稳定性及可靠性，而且会实际的生产活动造成一定的困扰。
四、DCS系统运用的改进策略
通过上面的分析可以看出，DCS系统虽然具有自动性、开放性、故障分散等方面的优势，但是在实际的运用过程中，还是存在一些比较突出的问题。为提高DCS系统的运用效率及效果，提出以下几条改进策略。首先，针对电网系统的干扰，DCS系统可以采用如下图所示的供电结构（图3-1）。这种供电结构不仅不会出现断电，而且结构中的UPS还具有隔离干扰的性能。电磁波干扰的避免措施主要是要做好防雷措施，同时将DCS系统和防雷系统与接地系统进行等电位的连接，这样就可以有效地避免雷电电磁波所带来的干扰。对于空间辐射电磁场的干扰，可以通过设置屏蔽电缆及对DCS系统的局部屏蔽来消除。
信号线路、电容、电感耦合引入所造成的干扰，其中信号线路的引入干扰相对来说最强。对于此，除了选用屏蔽电缆外，在电缆的辐射过程中也要尽量保证电缆不要和动力电缆靠近或者平行，并远离大功率的变压器等。而电容、电感耦合器引入的干扰预防措施，主要是通过选用金属电缆管道或金属电缆桥架敷设信号线来避免，值得强调的是金属电缆管道或金属电缆桥架都要做好接地，这样才能达到预期的效果，消除电容、电感耦合引入的干扰。另外，对于网络通讯故障问题，则要根据实际的情况，做恰当的选择。一般来说，首先要查看交换机的工作状态，看其运作是否正常。其次，断掉通往上游的线路，进行处理后再依次重启。如果不能解决则要相关的专业人们进行调试。
至于DCS系统的检修管理，主要是对其进行一些合理的检修程序及检修工艺，在这方面，除了要注意检修项目以及检修周期之外，还要根据系统设备的特点对其进行以下几方面检修：软件的备份，对控制模件标志及地址进行核实；对重要测量以及保护信号的线路进行绝缘检查；对电源、模件和防尘滤网进行清扫，并对控制柜接线、接地系统进行检查；做好冷却风扇的检修以及电源的测试；对控制室湿度、温度、含尘量进行测试；加强UPS供电设备的清扫等；必要时定期对DCS系统进行点检维护。
结束语
综上所述，在DCS的应用过程中，还要不断的努力，加大研究力度，力求使其存在的问题得到很好的解决，从而使其成为控制领域的发展方向更加美好。
参考文献
[1]田贺，李丽萍.DCS控制控制系统常见故障处理[J].工业技术与职业教育，2011（03）.
[2]陈斌，屈文倩，徐志江.DCS自动化系统的维护和应用探析[J].科技创新与应用，2012（18）.
[3]朱青，DCS控制系统的维护问题分析研究，《城市建设理论研究》2012年第21期
关键词：DCS；特点；供电
中图分类号：U223文献标识码： A
一、DCS系统概述
1.1 DCS系统的概念
DCS又称为分散控制系统，DCS是通过多台计算机来控制生产过程中的多个控制回路，并可以集中地获取、管理相关数据的一种自动控制系统。这种系统主要是通过微处理机来控制各个回路，各个回路之间以及上下级之间通过高速数据通道来交换信息。这样就实现了系统内部各个系统之间的信息传递及沟通的网络。只要在系统设计的时候将相关的生产流程包含到系统控制的范围之内，就可以实现生产流程的自动化控制。并且这个系统还具有相关数据的获取、监控、管理及人机互换等方面的功能。由此可以看出DCS是一个具有很强的可靠性，并具有独立控制能力的一个系统。如果子系统出现故障的话，其网络式设计结构，可以为数据的获取、传递及提取，选择新的通道。换句话说，DCS的子系统出现问题，几乎不会对整个系统的运作产生什么影响。而且这种系统与计算机的多级控制系统比较，也具有比较突出的优势，DCS在结构上更加灵活，布局也更加合理，系统的设计及运用成本也不是很高，这也是DCS近年来得到广泛运用的主要原因之一。
1.2 DCS系统的特点
DCS相对于集中式控制系统来说，具有以下几个方面的特点。首先，DCS具有非常高的可靠性。DCS将整个的系统分成多个分系统，而且系统的控制功能也被分植到这些分系统之内，也就是说系统的控制是由多台计算共同实现的。所以，每台计算机所承担的任务相对来说就比较单一，出现错误的概率不大，这在一定程度上提高了系统的稳定性及可靠性。其次，DCS具有开放性。DCS在设计之初，采用的就是开放式、标准化、模块化、系列化的设计方式，系统中不同的计算机采用局域网的方式进行信息的交换与传递，这样系统内的计算机就在不影响整个系统功能的前提下，实现计算机的增加及减少。再次，DCS功能比较齐全，各部分之间的协调性也比较强。整个系统的控制算法丰富，可以有效地实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，而且各个工作站之间可以通过网络传送相关的数据。这样系统可以通过信息共享，协调工作完成控制系统的总体功能和优化处理。
二、供电系统要求
1、供电等级及类型
DCS系统供电电压等级一般为交流，三相和单相供电都可以。当DCS设备由三相电源供电时，三相电源不平衡量应不大于25%。
2、DCS控制设备的负载特性
供电电源总是与其负载联系在一起的，负载可分为纯电阻式、电感抗式、电容抗式以及它们之间混合式的，DCS设备所带负载三种都有，所以总的阻抗为三项之和：R：纯电阻值;XL：感抗值;XC：容抗值
由于DCS控制设备所带负载的多样性，一些非线性阻抗也被引入。这样，负载的电流与电压将不是完全的线性关系，非线性负载的峰值电压为均方根值的2倍，所以这点在测量电压波形以及选用供电变压器容量时，要充分考虑进去。
3、供电设备
隔离变压器、不间断电源（UPS）等可以作为DCS系统和供电电源，但要求供电电源独立供给DCS控制系统，不要接其他设备（可以和控制显示等仪表共用）。即DCS系统的所有控制设备，包括DPU机柜、EWS、打印机、历史站等设备的电源都要由这个供电电源提供。其中DPU机柜是两路220VAC UPS电源供电。
供电系统中的中线（零线）与交流地线相短接，这种短接为金属零件之间的连接，为确保高可靠性，焊接是比较好的连接方法，这样做是为了消除零线对地的浮空电压。当有些供电设备（如UPS）或同DCS设备共用电源的其他控制系统不允许这样接法时，可以在供电设备与DCS设备之间安装隔离变压器，并在隔离变压器次级端把零线与地线短接。
4、供电电线及线径
供电设备系统应尽量靠近DCS控制设备，不要用低电压电缆长距离传输，一般用220V交流电源。传输时距离要小于100米。变压器设备电源连线到电源分配盘上，在电源分配盘上分别接电源线到各个DCS用电设备，盘上还应为每路供电提供独立的电源开关，而且每路供电电源都必须是三线制的，即相、中、地三线同时布线到各个用电设备上。
三、DCS系统运用中存在的问题
目前，大机组的仪器控制基本上选用的都是DCS系统。因为对于大型机组的运作中，可能出现的最大问题就是整个机组的瘫痪，这样将造成巨大的经济损失。而DCS系统具有故障分散的特点，可以有效地提高系统的稳定性。因此，DCS系统一经推出就得到了广泛的运用。但是在实际的运用过程中DCS系统还是存在一些比较突出的问题。具体主要表现在以下几个方面：首先，DCS系统在运作的过程中容易受到一定的干扰，严重影响着系统的运作效率。具体来说这种干扰主要来源于电网系统的干扰、电磁的干扰、信号线路、电容、电感耦合引入的干扰以及接地系统的混乱所引起的干扰等；其次，DCS系统的在运作的過程中会出现一些网络通讯故障。比如频繁地出现数据中断，画面的数据变红或者不显现数据等。这些故障的出现不仅影响着系统的稳定性及可靠性，而且会实际的生产活动造成一定的困扰。
四、DCS系统运用的改进策略
通过上面的分析可以看出，DCS系统虽然具有自动性、开放性、故障分散等方面的优势，但是在实际的运用过程中，还是存在一些比较突出的问题。为提高DCS系统的运用效率及效果，提出以下几条改进策略。首先，针对电网系统的干扰，DCS系统可以采用如下图所示的供电结构（图3-1）。这种供电结构不仅不会出现断电，而且结构中的UPS还具有隔离干扰的性能。电磁波干扰的避免措施主要是要做好防雷措施，同时将DCS系统和防雷系统与接地系统进行等电位的连接，这样就可以有效地避免雷电电磁波所带来的干扰。对于空间辐射电磁场的干扰，可以通过设置屏蔽电缆及对DCS系统的局部屏蔽来消除。
信号线路、电容、电感耦合引入所造成的干扰，其中信号线路的引入干扰相对来说最强。对于此，除了选用屏蔽电缆外，在电缆的辐射过程中也要尽量保证电缆不要和动力电缆靠近或者平行，并远离大功率的变压器等。而电容、电感耦合器引入的干扰预防措施，主要是通过选用金属电缆管道或金属电缆桥架敷设信号线来避免，值得强调的是金属电缆管道或金属电缆桥架都要做好接地，这样才能达到预期的效果，消除电容、电感耦合引入的干扰。另外，对于网络通讯故障问题，则要根据实际的情况，做恰当的选择。一般来说，首先要查看交换机的工作状态，看其运作是否正常。其次，断掉通往上游的线路，进行处理后再依次重启。如果不能解决则要相关的专业人们进行调试。
至于DCS系统的检修管理，主要是对其进行一些合理的检修程序及检修工艺，在这方面，除了要注意检修项目以及检修周期之外，还要根据系统设备的特点对其进行以下几方面检修：软件的备份，对控制模件标志及地址进行核实；对重要测量以及保护信号的线路进行绝缘检查；对电源、模件和防尘滤网进行清扫，并对控制柜接线、接地系统进行检查；做好冷却风扇的检修以及电源的测试；对控制室湿度、温度、含尘量进行测试；加强UPS供电设备的清扫等；必要时定期对DCS系统进行点检维护。
结束语
综上所述，在DCS的应用过程中，还要不断的努力，加大研究力度，力求使其存在的问题得到很好的解决，从而使其成为控制领域的发展方向更加美好。
参考文献
[1]田贺，李丽萍.DCS控制控制系统常见故障处理[J].工业技术与职业教育，2011（03）.
[2]陈斌，屈文倩，徐志江.DCS自动化系统的维护和应用探析[J].科技创新与应用，2012（18）.
[3]朱青，DCS控制系统的维护问题分析研究，《城市建设理论研究》2012年第21期