PC与PLC实现集散控制(DCS)

 

　　如何在中小规模控制系统中实现集散控制的思想?笔者提出了在中小规模化工项目中用PC +PLC 构成DCS的思想，并成功地得到了应用。

　　1.用PC 和PLC实现集散控制(DCS)的基本原理

　　集散控制的基本思想是集中管理，分散控制。即：将流程工业的自动控制过程与操作管理人员对自动控制过程的管理过程相对分离;流程工业的自动控制过程由各控制站相对独立地自动完成，而操作人员对自动控制过程的管理则由中央控制室的操作站来完成。中央操作站与各现场控制站一方面各自相对独立地运行，从而将各种故障限制在局部范围内，极大地提高了自动控制系统总体的安全性和可靠性;另一方面又相互进行实时数据通讯和信息交换，实现了操作人员在中央控制室的操作站对整个自动控制过程进行管理和调整。

　　现场控制站的主要任务是实现对生产过程的自动控制，因此它必需要能够自动采集全厂的各种工艺参数(如各种工艺介质的温度、压力、流量、粘度、组分，物位高度等)以及设备的运行状态(如阀门的开度、机泵的开停、设备震动、机械位移)等生产信息，然后按照事先编好的控制程序进行大量的数值计算，最后输出4~20mA标准模拟信号(或ON/OFF数字信号)去驱动各种阀门、电机等执行机构，调节各种工艺参数，实现生产过程的自动控制;另外还要与操作站进行实时通讯，将采集到的各种生产信息传送到操作站供操作人员使用，同时接收操作人员通过操作站发出的各种指令实时调整自动控制方案、优化生产过程。因此它还需要具有标准化的通讯接口。目前的各种PLC均具有这样的功能，而且其容量弹性大，扩充方便，控制方案的组态简单易学，性能价格比优越，因此是中小型DCS的操作站的理想选择。

　　中央控制室的操作站实际上是一个人机界面，一方面把控制站采集的各种生产信息进行加工处理，然后以操作人员所习惯和熟悉的各种流程画面、生产报表、历史趋势和声光报警等形式提供给操作人员。另一方面把操作人员的各种指令进行编码后传送给操作站对控制方案进行调整，以优化生产过程或对特殊情况的紧急处理。对中小型DCS来讲，目前市面上比较流行的各种监控软件均能实现这样的功能，且对计算机的硬件和操作系统无特别要求，用普通的PC机加一套监控软件就可实现。

　　用PC机+PLC组成集散控制系统时，PLC承担了现场控制站的工作，PC机承担了操作站和工程师站的工作。在安装有 PLC系统软件的PC 机上可以离线(或在线)编辑PLC的控制应用软件(一般称为梯形图)，控制应用软件下载到PLC后，PLC独立完成现场数据采集、逻辑控制、模拟控制等。而操作站的各种功能都可以通过“实时监控软件”+“PC机”来实现，在安装有实时监控软件的PC机上可以方便对生产过程进行监控。

　　2.用PC 和PLC实现集散控制(DCS)一例

　　2.1.工艺过程简介：

　　液氨储运工段是贵州宏福实业开发有限总公司年产80万吨重钙装置改磷铵的技改项目中的重要组成部份，设计卸氨能力250吨/小时，罐区缓冲能力9000吨。氨在常温常压下为气体，易燃、易爆、有毒、有害;液氨储运工段是总公司的高危区之一，安全生产是本自动控制系统应考虑的重点。

　　2.2.控制系统概况：

　　为提高生产的安全性，在本控制系统中对重要的工艺参数点采取了“3取2表决”的策略，并设计了21个自动连锁回路，对生产过程进行连锁保护;为保证生产过程的平稳运行和节能降耗，系统设计了6个调节回路。为便于监控和操作，在操作站设计了一幅流程画面总貌图，集中显示了与安全生产密切相关的一批工艺参数、设备运行状况态和报警信息;对其它化工单元操作过程设计了相关的局域流程画面，全面地显示了与其相关的各种详细生产信息;根据操作人员的习惯，在操作站设计了4组组画面，分别集中显示温度、压力、流量和液位信号;对6个调节回路分别设计了调节画面，实现对PID参数的整定、手自动模式的切换以及对调节阀门的手动操作;对21个主要阀门分别设计了弹出式开关画面，实现对生产过程的自控或遥控;对主要工艺参数设计了历史趋势图，为故障诊断和优化控制提供了数据。为确保安全生产，实现对紧急事故的应急处理，对6个调节器回路加装外部自动跟踪调节器，一旦出现控制系统故障，自动切换到跟踪调节器独立于DCS来控制调节阀;对21个主要阀门加装应急处理按钮，独立于DCS实现对阀门的强制开关。