学文网【摘要】DCS是继1969年PLC问世后，由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统。由于DCS系统对于对象的定制性很强，与对象的工艺结合密切。在DCS市场中，方案的设计、抗干扰设计以及客户的运行维护也非常重要。
【关键词】集散控制系统DCS；抗干扰；维护
一、DCS系统简介
DCS分散控制系统，国内一般习惯称之为集散控制系统。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成，以通信网络为桥梁的多级控制系统，综合了计算机、通信、显示和控制等技术，其基本特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
（1）DCS的特点。一是可靠性高：由于DCS将系统控制功能分散在各立的电脑上实现，系统架构采用容错设计。二是开放性：DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用网络方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。三是灵活性：通过组态软件进行软硬件组态，方便地构成所需的控制系统。四是易于维护：使用功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点。五是协调性：各工作站之间通过局域网络传送各种数据，系统信息共享，协调工作，完成控制系统的总体功能和数据优化处理。六是控制功能齐全：组态软件中所含控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。（2）DCS的控制等级：一是过程控制级；二是控制管理级；三是生产管理级；四是经营管理级。
二、DCS系统设计原则
（1）四个基本原则。一是完整性原则；保证dcs系统的完整性、可工作性。二是冗余原则：所有与控制回路有关的部件(如I/O卡件、控制器、电源、通讯总线等)都按1：1冗余配置。三是负荷原则：所有的子系统，包括控制站、操作站、工程师站、通讯系统、电源系统等，其设计负荷和实际运行最大负荷都不应超过其硬件、软件能力的百分之六十。四是备件原则：系统中所有可能发生损坏的部件，如控制器，I/O卡件按系统配置数量的15%的原则留出备件裕度。（2）抗干扰设计。抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力，这种措施也是抑制电磁干扰的基本方法。一是要重视DCS系统设备选型。要提高DCS系统的整体抗干扰性，首先要选择有较强抗干扰能力的系统设备，包括电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力。二是采用综合抗干扰设计，主要考虑来自系统外部的几种抑制干扰措施：一是采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰；二是选用合适的电缆进行敷设。（3）正确选择接地点，完善接地系统。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。（4）采用硬件滤波及软件抗干扰措施。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位，并采用动态零点；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
三、DCS系统安全风险
（1）DCS网络接口。DCS控制系统网络在运行期间必须保证一条通讯环路正常。由于更换端子板时双网电缆都必须更改接线，且网络通信恢复需要时间，一旦操作出错就会引起环形网络中断，系统将失去监控，在故障处理过程中首先必须了解其特性方可操作，以免故障扩大。（2）DCS机柜电源监视模件。DCS机柜电源监视模件可以有效抑止了信号误发，但是使其成为系统故障的集中点。当电源监视模块发生故障，PCU将停止工作，这会给整个DCS系统运行带来很大影响。着力分析DCS机柜电源监视模件故障原因、采取适当保护措施是十份必要的，是DCS系统安全运行的保障。（3）控制单元之间的重要信号传输存在风险。由于PCU控制功能相对***，在PCU故障、环路通信故障等紧急情况下能够保证一定自转能力。为了进一步加强系统稳定性，必须对PCU之间的信号传输进行适当管理，才能降低信号传输带来的风险。（4）重要信号采集。DCS控制系统采集了大量重要信号用来控制工艺过程或保护重要设备及系统。受到系统容量、硬件配置等限制，同一块模件上重要信号过多或同一系统信号过于集中对系统维护带来很大风险。（5）DCS信号强制功能。DCS信号强制途径众多，通常手段有修改定值、强制手动、***修改、端子拆线或短接等。每一种强制手段都存在着自身的优势及缺点，信号强制手段对系统运行干预程度各不相同，具体情况下需要仔细斟酌，选择最佳方案实施才能把风险降到最低。（6）DCS组态***修改。在系统正常运行期间，执行异动报告或消缺项目等情况下必须进行组态***修改操作。理论上分析，在DCS控制器等运行都正常时是允许***组态的，但是风险还是较大。
据以上分析，可见DCS系统的设计和维护是一个系统工程。首先要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品；其次有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，采取合理有效的抗干扰措施，完善系统的接地；随着工业控制自动化技术的发展和应用，工业生产自动化程度越来越高，这对仪控维护人员提出了更高的要求。
转载请注明出处学文网 » 浅谈DCS系统设计及维护