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1、 《化工儀表及自動化》課程論文 題 目：DCS技術(shù)在化工自動控制中的應(yīng)用 學 院：生命科學與化學學院 姓 名： 楊 國 濤 專 業(yè)： 化學工程與工藝 學 號： 292090137 任課教師： 秦 云 霞 訂稿日期： 2011年11月10日 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本人所呈交的論文是在指導教師的指導下獨立進行研究所取得的成果。論文中凡是引用他人已經(jīng)發(fā)表或未經(jīng)發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。 本聲明

2、的法律責任由本人承擔。 論文作者簽名：楊國濤 2011年11月10日 論文指導教師簽名： 目 錄 原創(chuàng)性聲明···········································1 目 錄···············································2 摘 要···············································3 關(guān)鍵詞···············································3 1.化

3、工行業(yè)基本現(xiàn)狀···································4 1.1 我國化工企業(yè)自動控制水平現(xiàn)狀····················4 1.2 化工行業(yè)特點····································4 2.DCS的概念及特點···································5 2.1 DCS的概念······································5 2.2 DCS的特點······································5 3.DCS的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的

4、功能·························6 3.1 DCS的體系結(jié)構(gòu)··································6 3.2 DCS的體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點························6 3.3 系統(tǒng)的功能······································7 4.DCS在化工行業(yè)中的應(yīng)用和市場占有情況···············8 4.1 應(yīng)用水平········································8 4.2 市場占有情況···························

5、·········8 5. DCS技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用情況····················8 5.1 煉油廠DCS 應(yīng)用情況·····························8 5.2 DCS 在乙烯裝置上的應(yīng)用情況······················9 5.3 聚氯乙烯（PVC）裝置中DCS的應(yīng)用情況·············9 6.DCS技術(shù)的發(fā)展展望·································9 6.1 新型DCS的特征·································10 6.2 新型DCS的突出優(yōu)點····

6、·························10 6.3 DCS技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵問題·························10 參考文獻···········································12 致 謝···········································13 DCS技術(shù)在化工自動控制中的應(yīng)用 楊國濤 （甘肅省天水師范學院 741001） 摘 要 最近十多年以來，自動控制技術(shù)在我國石油化工行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在采用DCS 技術(shù)進行過程控制方面取得了長足進展。據(jù)統(tǒng)計，在我

7、國石化企業(yè)中已有200 多套DCS 投入使用。這些系統(tǒng)在提高企業(yè)生產(chǎn)自動化水平、保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)、提高控制精度及節(jié)能降耗等方面發(fā)揮了重要作用。 關(guān)鍵詞 DCS；控制系統(tǒng)；石油；化工；塑料合成 Application of DCS in Chemical Autocontrol System Yang Guotao （Tianshui Normal University of Gansu Province，741001） Abstract In the past ten years, automatic control technology has been

8、widely used in the petrochemical industry of China, especially in the use of DCS for process control technology has made considerable progress. According to statistics, more than 200 sets of DCS have been put into use in China's petrochemical enterprises .These systems have played an important role

9、in improving production automation level ,ensuring safe and stable production, and improving control accuracy and energy consumption. Key words DCS；Control system；Oil；Chemical；Plastic synthesis DCS技術(shù)在化工自動控制中的應(yīng)用 化學工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),具有資金密集、能源密集、技術(shù)密集的特點。同時,化學工業(yè)工藝復(fù)雜、經(jīng)常處于高溫、高壓的惡劣工作環(huán)境中,原料多為易燃、

10、易爆、有毒物品， 可靠有效的控制與保護措施就是保證安全生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要手段[1] 。 1.化工行業(yè)基本現(xiàn)狀 1.1 我國化工企業(yè)自動控制水平現(xiàn)狀 當前我國化工行業(yè)的自動控制現(xiàn)狀總體較為落后,改革開放后經(jīng)過20余年的發(fā)展,部分大型企業(yè)達到了20 世紀90 年代初國際水平,具體應(yīng)用狀況表現(xiàn)如下: （1）現(xiàn)場儀表應(yīng)用 常規(guī)儀表是化工自動控制的重要檢測工具,通用性很強,廣泛用于化工企業(yè)的流量、壓力、液位、溫度等工藝參數(shù)檢測和控制。分析儀表是檢測化工生產(chǎn)中化學成份不可缺少的工具,特別是隨著環(huán)境保護、提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)約能源的要求,分析儀表的作用越來越明顯。80年代以來,在線工業(yè)流程分析儀表較

11、多地得到應(yīng)用,把成份信號引入調(diào)節(jié)系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)。石油化工生產(chǎn)中, 采用色譜儀分析裂解爐出口裂解氣、乙烯、丙烯等組份含量；其它化工廠中的聚氯乙烯、氯堿、農(nóng)藥生產(chǎn)中,分析器都被作為有效成份檢測工具；工業(yè)鍋爐、煤加熱器等設(shè)備的燃燒控制,精餾過程中的產(chǎn)品組份分析都用了不少分析器。目前化工系統(tǒng)所用的各種型號的分析器較多,據(jù)不完全統(tǒng)計,化工企業(yè)所用的工業(yè)流程分析器達30 多種[2]。 （2）中央控制器配備 目前我國大部分化工企業(yè)裝備了基于PLC(可編程控制器) 系統(tǒng)或DCS(集散控制系統(tǒng)) 的自動控制系統(tǒng)。其中，PLC用于程序控制、順序控制和連續(xù)生產(chǎn)過程控制,具有使用方便、可靠性較高、維護費用相對較

12、低的優(yōu)點。其主要特點是利用計算機的邏輯運算代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器的邏輯運算,但其缺點是模擬量功能相對較弱,在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程大量的模擬量信號處理中必須依靠復(fù)雜的編程來實現(xiàn)。而DCS是在運算放大器的基礎(chǔ)上用計算機的模擬運算代替原來的模擬運算,在控制多個模擬量回路時很有優(yōu)勢,并且DCS開發(fā)的冗余功能被廣泛采用, 成為許多控制方式的借鑒點。但其缺點是安裝和維護費用較高, 邏輯運算速度較慢, 傳輸距離有較大限制,最大的問題是由于系統(tǒng)的不開放性,不同廠家的產(chǎn)品不能互換,限制了用戶的選擇范圍。據(jù)2000年的不完全統(tǒng)計,目前我國應(yīng)用PLC控制造氣生產(chǎn)的小化肥廠已達78.43%；應(yīng)用DCS控制生產(chǎn)的中型化肥廠已占6

13、5.38%,應(yīng)用PLC 的占28.1%。氯堿系統(tǒng)使用PLC 占17.97%,使用DCS 比例為23.03%[3]。 1.2 化工行業(yè)特點 （1）資源依賴性強：化工行業(yè)所依賴的資源主要是礦產(chǎn)、水和石油。這三種資源在我國都非常缺乏,開采和利用方式粗放、綜合利用水平低、浪費嚴重,所以節(jié)約資源已成為首要解決的問題。 （2）技術(shù)依賴性較強：準確選擇化工發(fā)展領(lǐng)域和把握技術(shù)未來的發(fā)展趨勢對化工企業(yè)而言至關(guān)重要,但目前我國化工企業(yè)的新產(chǎn)品、新技術(shù)嚴重不足,技術(shù)問題是影響其發(fā)展的最大瓶頸。 （3）連續(xù)型大規(guī)模生產(chǎn)：化工企業(yè)采用的是典型的連續(xù)型大規(guī)模生產(chǎn)模式, 原料在產(chǎn)品成本中占有很大的比重, 車間自動化

14、程度相對較高, 對反應(yīng)裝置、儀表、設(shè)備狀況要求很高, 在不進行項目技術(shù)改造的前提下, 生產(chǎn)過程中節(jié)約能耗難有大的突破。由于生產(chǎn)的周期相對較長,產(chǎn)品的價格受原料價格波動的影響較大。 （4）生產(chǎn)流程特殊化：化工行業(yè)通過能源、設(shè)備和其他資源來混合或分離、萃取、化合各種成分, 并引起化學反應(yīng),所以每個工序上都可能要求輸入某些新的成分或資源(原材料、催化、人工、機器設(shè)備、能源等),并生產(chǎn)多項產(chǎn)出物。 （5）設(shè)備專業(yè)化：化工行業(yè)存儲設(shè)備多為罐、箱、柜、桶等,且多數(shù)存儲的數(shù)量可以傳感器進行計量。生產(chǎn)設(shè)備是一條固定的生產(chǎn)線, 維護特別重要,不能發(fā)生故障,一發(fā)生故障,就全線停產(chǎn),損失嚴重。當供需變化時,只能

15、靠調(diào)整工藝流程參數(shù)維持生產(chǎn),不能中斷。 2.DCS的概念及特點 2.1 DCS的概念 DCS是分布式控制系統(tǒng)（Distributed?Control?System）的英文縮寫，在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術(shù)產(chǎn)品。DCS一般由五部份組成：控制器、I/O板、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)和圖形及遍程軟件。 2.2 DCS的特點 DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產(chǎn)過程中的眾多控制點進行控制，各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)

16、連接并可進行數(shù)據(jù)交換。操作采用計算機操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達操作指令。因此，DCS的主要特點歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。與其他控制系統(tǒng)相比，DCS主要有以下優(yōu)點： （1）高可靠性。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機上實現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設(shè)計，因此某一臺計算機出現(xiàn)的故障不會導致系統(tǒng)其他功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺計算機所承擔的任務(wù)比較單一，可以針對需要實現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計算機，從而使系統(tǒng)中每臺計算機的可靠性也得到提高。 （2）開放性。DCS采用開放式，標準化、模塊化和系列化設(shè)計，系統(tǒng)中各臺計算機采用局域網(wǎng)方式通信，實現(xiàn)信息傳輸

17、，當需要改變或擴充系統(tǒng)功能時，可將新增計算機方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計算機的工作。 3.DCS的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的功能 3.1 DCS的體系結(jié)構(gòu) 基本的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由運行員操作站、過程控制站、工程師工作站和數(shù)據(jù)采集站四部分組成[4]，其體系結(jié)構(gòu)圖如圖所示。 DCS的體系結(jié)構(gòu)示意圖 3.2 DCS的體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點 （1）信息集成化 主要包括：DCS系統(tǒng)各站通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)注重實時性、可靠性和數(shù)據(jù)通信能力；網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議對系統(tǒng)性能有重要影響；DCS的網(wǎng)絡(luò)通信不僅要注意數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，還要注重考慮信息的表達方式。 （2）控制功能

18、的分散化 具體地說，從儀表的角度看，DCS具備了傳統(tǒng)儀表不具備的通信功能；從計算機的角度看，DCS將系統(tǒng)功能分散到不同設(shè)備中完成，并通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換與協(xié)調(diào)；DCS的檢測、計算與控制在現(xiàn)場控制站完成，人機界面由操作站實現(xiàn)；DCS系統(tǒng)有多臺現(xiàn)場控制站、操作站，分別對各自控制對象實施控制與監(jiān)視。 3.3 系統(tǒng)的功能 （1）運行員操作站：運行員操作站主要完成人機界面的功能?，F(xiàn)在普遍用PC 機加專用網(wǎng)卡和專用監(jiān)控軟件組成。運行員操作站是操作人員進行生產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作的主要設(shè)備,運行員操作站提供良好的人機交互界面,用以實現(xiàn)集中顯示、集中操作和集中管理等功能。 （2）過程控制站：過程控制站是D

19、CS的核心，直接與生產(chǎn)過程相連接,對過程變量進行檢測和處理,并產(chǎn)生控制信號驅(qū)動現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu),實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。過程控制站的性能和可靠性是系統(tǒng)整體性能的重要保證，因此對它的設(shè)計、生產(chǎn)及安裝要求都很高。 過程控制站內(nèi)部分為邏輯部分和現(xiàn)場部分。邏輯部分主要由起數(shù)據(jù)處理、計算和存儲的計算機和存儲器等組成，現(xiàn)場部分主要由連接現(xiàn)場儀表的I/O接口電路構(gòu)成。邏輯部分和現(xiàn)場部分的連接一般使用內(nèi)部并行總線和串行總線。由于串行總線具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易隔離、易擴展、便于遠距離傳輸?shù)炔⑿锌偩€不具備的優(yōu)點，因此連接方式在向串行總線方向發(fā)展。 （3）工程師工作站：工程師工作站的主要作用是對DCS進行應(yīng)用組

20、態(tài)。通過應(yīng)用組態(tài)，能夠?qū)CS上的各種資源進行合理配置，使DCS成為一個符合實際要求的可運行系統(tǒng)。 工程師工作站主要用于對DCS進行離線的組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制與維護,工程師能夠借助于組態(tài)軟件對系統(tǒng)進行系統(tǒng)生成、離線組態(tài)、并可在DCS運行時實時監(jiān)控DCS網(wǎng)絡(luò)上各站的運行情況。DCS在線運行中，工程師工作站也可以對系統(tǒng)重新組態(tài)，根據(jù)需要改變系統(tǒng)的配置和定義。 （4）數(shù)據(jù)采集站：數(shù)據(jù)采集站是集散控制系統(tǒng)的中樞,作用是保證系統(tǒng)各部分之間有效的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享，實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。正是通過數(shù)據(jù)采集站實現(xiàn)了各部分的集成，分散控制才有意義?？烧J為DCS的結(jié)構(gòu)實質(zhì)是一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前廣泛采用的

21、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)。 有效的數(shù)據(jù)傳輸包含數(shù)據(jù)的實時性、完整性和一致性。實時性要求對現(xiàn)場信號的采集、控制決策和控制信息的輸出應(yīng)該在確定的時間周期內(nèi)完成，這是控制系統(tǒng)的一個顯著標志。完整性要求采集的信息和控制器輸出的控制信息是完整的，否則會降低控制效果。一致性是系統(tǒng)整體有序運行的可靠保證。 （5）管理計算機：管理計算機主要功能是完成監(jiān)督控制層工作，負責對各現(xiàn)場控制站運行狀態(tài)進行監(jiān)視和控制，向更高層提供實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高層對生產(chǎn)管理。 綜上所述，DCS在過程控制中起直接控制、監(jiān)督控制和生產(chǎn)管理的作用[5]。 4.DCS在化工行業(yè)中的應(yīng)用和市場占有情況 DCS自1975年問世以來，已歷經(jīng)幾代

22、發(fā)展。我國煉油化工系統(tǒng)于1981年首先應(yīng)用。由于DCS具有運行安全可靠、使用方便、靈活、直觀等特點，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，應(yīng)用水平也在提高。 4.1 應(yīng)用水平 20世紀80年代中期，煉油化工系統(tǒng)所應(yīng)用的DCS基本上是替代常規(guī)模擬儀表的動作，DCS的功能沒有充分發(fā)揮。20世紀80年代末，注重DCS功能的開發(fā)應(yīng)用，利用現(xiàn)代控制理論，探討先進控制策略，實現(xiàn)多變量控制、優(yōu)化控制和工藝裝置聯(lián)鎖保護。例如高橋公司煉油廠1#常減壓裝置采用SPECTRUM系統(tǒng)與FOX-300上位機，除對全裝置實現(xiàn)常規(guī)控制外，還充分發(fā)揮了DCS信息采集功能、通信功能和運算功能強的優(yōu)勢，并以此為依托，與浙江大學合作開發(fā)常壓塔集成

23、優(yōu)化系統(tǒng)，利用人工智能方法構(gòu)造上級協(xié)調(diào)系統(tǒng)，開發(fā)了常壓塔整體智能決策與優(yōu)化專家系統(tǒng)，技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，并達到了國際水平。隨著分散型控制系統(tǒng)向智能化、開放化發(fā)展,我國一些煉廠大面積地選用美國FOXBRO公司的開放型I/A SDCS。如獨山子煉油廠己在延遲焦化、重整加氧、芳烴抽提、酮苯脫蠟、糖醛精制等裝置選用,并在DCS上完成了一些復(fù)雜軟件控制，如采樣控制、Smith預(yù)估計補償、氣壓機防喘振等。 4.2 市場占有情況 我國煉油化工系統(tǒng)所用的DCS引進的較多，有美國、日本、德國、英國、意大利、澳大利亞等國家14個公司的不同型號的產(chǎn)品，約占總套數(shù)的73.77%，其中日本橫河公司和美國霍尼韋爾公

24、司為最多，分別占23.42%和17.81%。據(jù)不完全統(tǒng)計，大型化肥廠、大型乙烯廠100%采用DCS控制生產(chǎn)，中型化肥廠有65.38%廠已用DCS 控制生產(chǎn)。我國除了在大型進口設(shè)備成套引進中引入國外的DCS和石化等行業(yè)改造設(shè)計中采用國外DCS以外，經(jīng)過20多年的努力，國內(nèi)已有多家生產(chǎn)DCS的廠家，其中和利時、浙江中控、上海新華三家已具有相當規(guī)模。目前，三家公司積極努力，通過競爭成功地將自主系統(tǒng)應(yīng)用于各種工業(yè)現(xiàn)場，正在逐步取得用戶的認可?？梢哉f，三家公司最大的貢獻是把國外的DCS價格降到了原來40％以下，為DCS 在國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的普及應(yīng)用，特別是在中小型企業(yè)中的應(yīng)用做出了貢獻。 5.DCS技術(shù)在

25、化工行業(yè)中的應(yīng)用情況 5.1 煉油廠DCS 應(yīng)用情況 自從1983 年高橋石化公司煉油廠引進SPECTRUM系統(tǒng)用于常減壓裝置過程控制以來， 我國煉油行業(yè)相繼有20多家企業(yè)用DCS進行自控改造。高橋石化公司煉油廠與浙江大學合作，以DCS、單回路調(diào)節(jié)器和FOX-300、IBM-S/I上位機，在不同的裝置上建立數(shù)學模型，開發(fā)專家系統(tǒng)，實施局域優(yōu)化控制，取得了314萬元的經(jīng)濟效益。 大型加熱爐燃燒控制是節(jié)能顯著的控制系統(tǒng)，各DCS應(yīng)用企業(yè)都開發(fā)了應(yīng)用軟件。有的根據(jù)煙道氯氧含量進行燃燒熱效率計算和顯示，再根據(jù)氧含量和算出的熱效率去控制入爐空氣量，保持低殘氧燃燒，以達到節(jié)能的目的。我國應(yīng)用DCS

26、的煉油廠，除在常減壓裝置采用DCS 控制外，在催化裂化、催化重整、加氫精制、油品調(diào)合等方面均開發(fā)了節(jié)能顯著的復(fù)雜控制系統(tǒng)。 5.2 DCS 在乙烯裝置上的應(yīng)用情況 典型的石化工藝是以石油為原料，通過初餾、裂解、分離、聚合等工藝過程生產(chǎn)各類石油化工產(chǎn)品，如聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、合成橡校、乙二醇、丙烯腈、聚脂等。我國建成投產(chǎn)的20多個乙烯廠均為典型的石油化工工藝。自從1983年燕山石化公司前進化工廠乙烯裂解裝置采用CENTUM-A 系統(tǒng)進行自控改造至今，已有14 家企業(yè)76套DCS用于生產(chǎn)過程控制，可見DCS 在石化企業(yè)中推廣應(yīng)用之快、應(yīng)用數(shù)量之多為各行業(yè)之首。從石化企業(yè)十年DCS 應(yīng)用情況

27、來看，一般分為兩步實施:第一步使用DCS 改善常規(guī)調(diào)節(jié)控制品質(zhì)，滿足生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、長周期運行，為高層次應(yīng)用開發(fā)打下基礎(chǔ)。第二步通過現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，機理模型的研究，開發(fā)優(yōu)化操作應(yīng)用軟件、專家系統(tǒng)等，采用先進控制策略，實施計算機二級優(yōu)化控制。目前石化企業(yè)DCS 應(yīng)用多數(shù)仍處于前者。 5.3 聚氯乙烯（PVC）裝置中DCS的應(yīng)用情況 我國PVC 生產(chǎn)中既有國產(chǎn)裝置，也有引進裝置，全國有60多個生產(chǎn)廠。有乙炔與氯化氫反應(yīng)生產(chǎn)法和乙烯氧氯化法兩種流程。PVC聚合屬間歇生產(chǎn)過程，主要是原料配比、加料、升溫、聚合、出料邏輯順序控制、聚合釜溫度壓力控制和后處理分離、精制控制。 在PVC生產(chǎn)過程中

28、，順序控制占有很大比重，有近百個切斷閥，幾十個泵、馬達、開關(guān)按照不同的生產(chǎn)要求和時間順序啟動關(guān)閉。DCS控制單元同時具有反饋模擬控制的順序控制。PVC 生產(chǎn)可以根據(jù)市場需求，調(diào)整配方生產(chǎn)多品種多型號的產(chǎn)品。因配方改變控制方案隨之改變。裝置的生產(chǎn)靈活性也是間歇過程特有的要求。DCS豐富的計算功能、邏輯功能和通訊能力，為PVC多品種生產(chǎn)提供了便利。 PVC聚合溫度按照嚴格的溫度曲線實行控制，DCS邏輯功能和反饋控制的巧妙結(jié)合，將聚合溫度偏差控制在0.02℃～0.06℃范圍內(nèi)，同時方便了操作，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。隨著DCS在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷擴大，一些優(yōu)化控制軟件也應(yīng)運而生。 6.DCS技術(shù)的發(fā)

29、展展望 從20世紀80年代開始，隨著微電子學的發(fā)展，導致含有微處理器的智能變送器、控制器和DCS的普遍應(yīng)用。這些智能化的現(xiàn)場設(shè)備可以直接完成許多控制功能， 這也正是智能化儀表的顯著特點之一。因此，現(xiàn)場設(shè)備與基于微處理器的控制室自動化設(shè)備間待傳輸?shù)男畔⒘考眲≡黾?。為此，在現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)之間，迫切需要一種全數(shù)字化的、雙向、多變量的通信規(guī)程，來代替正在流行著的單變量、單向模擬傳輸方式。各個廠家為此都進行了大量的工作，它們各自采用了不同的手段、不同的信號標準，結(jié)果導致了智能化工業(yè)控制儀表的不兼容。鑒于這種情況，國際電工技術(shù)委員會從1985年即開始著手制訂國際性的智能化現(xiàn)場設(shè)備和控制室自動化設(shè)備之

30、間的通信標準，并命名為現(xiàn)場總線[6]。 從DCS現(xiàn)在的發(fā)展狀況來看，DCS今后將朝著開發(fā)新型DCS（第4代DCS）的方向進行。 6.1新型DCS的特征 集散控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從初創(chuàng)期、成熟期、擴展期到信息化、集成化期發(fā)展。在發(fā)展歷程中廠家注重對DCS的兩個重要部分現(xiàn)場控制站和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計開發(fā)，現(xiàn)場控制站的功能逐漸完善應(yīng)用逐漸成熟實現(xiàn)了標準化；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)從最初封閉的高速數(shù)據(jù)總線發(fā)展到采用了先進的以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)。DCS系統(tǒng)實現(xiàn)了由控制功能為主到綜合信息管理平臺的轉(zhuǎn)變，DCS提供了從現(xiàn)場到設(shè)備、從設(shè)備到車間，從車間到工廠，從工廠到企業(yè)集團整個信息通道。系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，功能集成和產(chǎn)品集

31、成能力顯著提高，實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集成，當今DCS廠商更注重系統(tǒng)集成性和方案能力[7]。可見，信息化和集成化是新型DCS最顯著的兩個特征。 6.2 新型DCS的突出優(yōu)點 新型DCS的突出優(yōu)點是系統(tǒng)功能的分散化和開放性。DCS采用了FCS（即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）技術(shù)，實現(xiàn)了控制功能的模塊化和單元化、控制單元現(xiàn)場化，減低了成本，提高了性能。DCS的開放性體現(xiàn)在三個層次上均實現(xiàn)了與第三方產(chǎn)品的互操作性。 6.3 DCS技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵問題 隨著工業(yè)控制領(lǐng)域中各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新的控制方案和思想給DCS的發(fā)展提供了更多的機遇，所以DCS技術(shù)要緊跟時代潮流，不斷采用最新的技術(shù)和思想來充實、

32、完善自己，不斷擴大自己的應(yīng)用范圍，就能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。DCS發(fā)展的關(guān)鍵是要實現(xiàn)和現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)的融合[8]。 其中，現(xiàn)場總線是目前流行的底層控制網(wǎng)絡(luò)，其顯著的特點是數(shù)字化、開放性、分散性、互操作性與互換性。其不足是現(xiàn)場總線的多樣性及難以統(tǒng)一，給現(xiàn)場總線產(chǎn)品的標準化和用戶的選擇帶來了極大的困難，制約著現(xiàn)場總線技術(shù)在復(fù)雜過程控制中的應(yīng)用。以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和技術(shù)的先進性，已逐漸壟斷了商用計算機的通訊領(lǐng)域和過程控制領(lǐng)域中上層的信息管理與通信，并且有進一步直接應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場的趨勢[9]。與目前的現(xiàn)場總線相比，以太網(wǎng)技術(shù)具有應(yīng)用廣泛、成本低廉、通信速率高及可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點，但以太網(wǎng)通信相

33、應(yīng)的“不確定性”是它在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備中應(yīng)用的致命弱點和主要障礙之一。 專業(yè)化的應(yīng)用知識和經(jīng)驗是融合的重要保證。需要針對現(xiàn)實問題提煉出關(guān)鍵點，找到切合點，得到解決問題的方法和途徑，最終實現(xiàn)突破，推動DCS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。隨著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及DCS集成技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)企業(yè)整個生產(chǎn)過程的信息綜合、優(yōu)化調(diào)度、生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理的計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacture System, CIMS）是DCS發(fā)展的目標[10]。 參考文獻 [1]

34、王維德.化工自動化的發(fā)展趨勢——先進控制技術(shù)的應(yīng)用[J].化工裝備技術(shù),2003,24(4):51-54. [2] 鄭名登.我國化工自動化發(fā)展現(xiàn)狀和水平[J].化工自動化及儀表,1998,25(3):1-7. [3] 姜超.FCS 控制系統(tǒng)在化工自動控制中的應(yīng)用. 貴州化工，2005.2,30(1):37-38. [4] 王建華.計算機控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2009. [5] 白云飛.DCS技術(shù)及其發(fā)展展望.機械管理開發(fā)，2006.6(3)：202. [6] R.G.杰奎沃特.現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)[M].冶金出版社,1983. [7] 馮冬芹,金建祥,褚健.工業(yè)以太網(wǎng)

35、關(guān)鍵技術(shù)初探[J].信息與控制,2003,32(3): 219-224. [8] 馮冬芹,金建祥,褚健.工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)初探[J].信息與控制,2003,32(3): 219-224. [9] 王建華.計算機控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2009. [10] 白云飛.DCS技術(shù)及其發(fā)展展望.機械管理開發(fā)，2006.6(3)：203. 致 謝 經(jīng)過一個禮拜的忙碌，《化工儀表與自動化》課程論文已經(jīng)接近尾聲，作為一個還未畢業(yè)的本科生，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起學習和探索的同學們的支持，想要完成這份課程論文是難以想象的。 在這里首先要感謝我的學校，是她給我提供了這個學習和鍛煉的舞臺；其次要感謝我的老師，因為他不僅給我傳授了許多以前我所不了解的知識，而且還教會了我如何對待科學研究成果的態(tài)度。同時，也感謝和我一起學習的各位同學，是他們殷切的支持和幫助為我順利完成這份課程論文提供了保障。 最后，我還要感謝我的父母，他們不但給了我生命，而且還為我進一步塑造靈魂給予了默默的支持和關(guān)心！ 14