化工工艺设施中低压电机的DCS监控应用探讨

2022-09-10

DCS监控系统也即分布式控制系统, 是以计算机信息技术为依托, 对化工生产的全过程实时监控与管理, 它不仅可以对控制系统进行纵向分层管理, 又可以进行横向分散式操作, 从而将每一生产环节的数据信息进行高效整合, 便于信息的共享和决策的制定。

一、结构与应用原理

1. 硬件

DCS监控系统的硬件结构主要有三部分, 一是工作站台, 二是控制站台, 三是网络平台。

工作站台的作用是对生产工艺流程进行管理, 其中依据不同的功能又可细分为工程师站台、操作员站台、数据存储站台。工程师站台主要负责系统的组态和运行维护, 通过此站台可以对系统进行人工的监管。操作员站台通过提供人机交互操作界面, 以便让技术人员随时掌握数据状态值, 并能随时进入系统数据库对数据点实施操作。数据存数站台容纳了所有的历史数据, 运用组态软件可清晰显示出历史数据趋势状态值, 为预测和分析故障提供参考依据。

控制站台主要运用在现场的管理操作中, 采集和处理现场监控的信息, 确保生产工艺流程的顺利进行。遵循设备冗余原则, 完善应急管理方案, 提高监管过程的可靠性。

网络平台的作用是进行信息的交流与对接。运用通信网络将系统的分散设备连接成为一个有机整体, 以确保数据信息、操作指令传递的连续性和有效性。

2. 软件

DCS监控系统的软件结构主要包括多任务操作系统、数据信息存储系统、组态软件等, 这些应用软件共同为DCS系统的运行提供了技术支撑。系统的结构上也采取灵活化的配置方式, 以便技术人员能够依据现实的需要对系统的结构进行调整和优化。

3. 原理

低压电机DCS监控系统的运行主要是以信息网络技术为核心, 依据控制分散和集中原理设计的, 利用多级分层结构的优势, 极大地适应了现代化工工艺需要, 不仅可以对整个生产过程进行实时监控, 同时为信息的采集和同步处理提供了可靠的操作平台。该系统运行的功能层主要有测控保护层、信息通信管理层和上位机管理系统。

测控保护层是由数量众多的保护装置和自动控制装置组成, 并分布在就地开关柜的终端等位置。保护装置的运行具有完全独立性的特点, 在现场监控时, 利用现场总线技术, 通过光纤将各个控制装置进行链接后实行分布式监控管理。

信息通信管理层主要控制操作命令, 或者将电气背景工作站的信息依据固定的模式发到其它设备, 还负责通讯代码的转化。通过以太网连接计算机操作系统, 信息通信管理所配置的前端机可以为信息的交流提供多个信息接口, 至少为12个, 最多达到16个, 极大地方便了信息的传递与存储。

上位机管理系统主要包括电气系统后台和DCS系统后台的工作站, 承担系统故障的监测与设备维护工作。电气系统对功率的准确测量、对故障的准确记录以及清晰呈现保护定值的变化状态、自动预警功能的开启, 可以为工艺流程的常见问题和突发事故的监控提供科学的依据。

二、性能与应用效果

DCS系统在化工工艺中的广泛应用与其独有的使用性能与特点密切相关, 主要体现在六个方面:

第一, 低电压机的DCS系统具有分散性, 主要体现在软件和硬件配置上, 系统的软件具有模块化特征, 而硬件系统则具有积木化的特质, 二者的结合使系统可以最大限度地分散系统运行时的危险因素, 增强工艺生产中的安全性。除了危险分散外, DCS系统还具有地域分散、功能分散和设备分散的性能, 可以应用到不同的工作环境中, 因此操作的适应性和可靠性都非常高。

第二, DCS系统在运行时的管理操作具有集中性, 运用通信网络设备, 将每个分散的设备和相应软件整合起来, 通过建立数据信息库的方式集中管理, 技术人员也可以同时操作多个工作台, 监控工作方便快捷。

第三, DCS系统中的分散设备都可以通过独立的方式运行, 系统的数据输入、计算、控制和输出, 都可以利用各个控制操作台自主完成, 无论是在线或是离线状态, 工作站的组态工作都可以正常进行, 这也决定了操作人员对系统的管理和监控工作也具有自主性。

第四, 该系统中的每台设备在运用网络和数据库进行信息交换时具有协调性特点。集中性和分散性是DCS系统的两大特性, 但是二者并不是矛盾的, 而是和谐统一的, 这也使各个运行环节、设备单元的信息在组织和传递时, 能够相互补充和协调。

第五, DCS系统运行具有可拓展性, 且操作非常灵活, 便于及时修正和改进, 这与其软、硬件结构有关。该系统的硬件设备采用积木式的构成方式, 可以根据化工工艺技术发展的需要另行配置不同结构的设备, 进行结构升级。系统的软件结构为模块式, 依据不同的工艺生产流程, 可以及时更替和修正相应的模块, 不仅提高了操作预案的科学合理性, 也增强了系统运行的灵活性。