淺論DCS應(yīng)用中的不足分析及對策

目前，大多數(shù)石化生產(chǎn)裝置都采用了DCS進行控制，產(chǎn)生了較好的效益，但總的說來，DCS的應(yīng)用水平不高，其技術(shù)優(yōu)勢還遠沒有完全發(fā)揮出來。據(jù)專家們估計，當前我國企業(yè)對DCS的應(yīng)用能力普遍不及它的30%。這說明在DCS的應(yīng)用上還存在著很大的不足。筆者結(jié)合在工程教學(xué)中的一些體會及DCS在工程應(yīng)用中存在的實際問題，作一簡要分析，并給出相應(yīng)的解決對策，希望能對DCS進行更加深入的應(yīng)用，以較小的投資為企業(yè)帶來更好的效益。

對DCS應(yīng)用中的不足性分析

DCS應(yīng)用設(shè)計水平不高，設(shè)計過于粗放

通常設(shè)計人員對DCS并不熟悉，他們對該系統(tǒng)的設(shè)計僅限于用其替代二次表，因此難以發(fā)揮DCS先進技術(shù)的優(yōu)勢，同時，粗放型的設(shè)計也造成了很大的資金浪費，增加了維護量。下面結(jié)合實例進行分析。

（1）對控制方案的設(shè)計沒有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢

DCS提供了強大的運算和控制功能，如TDC3000系統(tǒng)提供了流量累積、溫壓補償?shù)仁畮追N算法功能，以及PID控制、比率控制等十幾種控制功能?？刂普Z言/先進處理模塊CL/APM（控制語言/高性能模塊CL/HPM）為更復(fù)雜的運算、邏輯控制等功能提供了非常簡單的實現(xiàn)方法。應(yīng)用模塊AM為高級控制策略提供了條件。遺憾的是這些硬件設(shè)備被真正使用的卻很少，大多數(shù)用戶只是把它們作為擺設(shè)。造成這種情況的主要原因是設(shè)計人員在設(shè)計上花的功夫不夠或設(shè)計水平不高。

例如：某裝置的分程控制在設(shè)計時只給出了一個AO點，所以分程控制在DCS中與單回路的設(shè)計是一樣的。

顯然，這種分程最終只能靠兩個分程調(diào)節(jié)閥的閥門定位器來現(xiàn)場完成，顯然沒有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢。圖2所示的設(shè)計發(fā)揮了DCS的技術(shù)優(yōu)點，遠遠優(yōu)于前者。

①實際的分程任務(wù)由兩個AO點完成。比用現(xiàn)場分程精度高、易實現(xiàn)。

②可以在特殊情況下對各調(diào)節(jié)閥進行手動調(diào)節(jié)，而且可以保證無擾動恢復(fù)。

③ 一個調(diào)節(jié)閥手動調(diào)節(jié)時，另一個仍可處于自動控制狀態(tài)，因此該方案實際上對傳統(tǒng)的分程控制進行了功能擴充，大大增加了操作的靈活性。

（2） 在硬件選擇上隨意性較大

粗放型的設(shè)計會造成很大的資金浪費，并增加維護量。這主要是在設(shè)計時對DCS不了解造成的。 例如，某裝置在進行TDC 3000系統(tǒng)的I/O卡件選擇時，所有對模擬信號進行采集的卡件均采用HLAI卡，所有非4～20mA信號先轉(zhuǎn)換成4～20mA信號，然后再傳送到I/O（HLAI）卡。

為便于問題的分析，以溫度信號采集為例，當然，4～20mA信號比熱電偶、熱電阻的測量信號（毫伏、阻值）具有抗干擾能力強等優(yōu)點，而且對重要的控制回路還需要冗余處理，而LLMUX不支持冗余功能，因此對少數(shù)溫度采集信號選用HLAI卡是值得的，但對大部分溫度采集信號選用HLAI卡就會成為種浪費了，略分析如下：

①增加了投資 如果采用LLMUX卡件，則熱電偶、熱電阻的測量信號可不通過其他環(huán)節(jié)直接傳送到LLMUX卡；而HLAI卻不能直接處理熱電偶、熱電阻的測量信號，必然要增加中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)即溫度變送器，所以投資加大。

②增加了維修量 中間環(huán)節(jié)越多，需要維護的環(huán)節(jié)也越多。

③增加系統(tǒng)誤差 數(shù)據(jù)經(jīng)過的環(huán)節(jié)越多，系統(tǒng)誤差必然增大。

此外，有些設(shè)計把同類型參數(shù)的檢測信號簡單地放在一起，如流量信號都集中在幾個卡件中，這些卡件不采集其他信號，這對于設(shè)計和組態(tài)較為簡單，但現(xiàn)場端的接線、查線、聯(lián)調(diào)、維護時就麻煩多了。較好的辦法是按檢測的物理位置來決定把哪些信號在采集時放在一起。

組態(tài)人員素質(zhì)參差不齊，影響組態(tài)質(zhì)量

組態(tài)人員在進行組態(tài)工作時，雖然會受到設(shè)計上的許多制約，但并非不能對DCS進行深入的應(yīng)用，這關(guān)鍵取決于組態(tài)人員對DCS掌握的程度；對過程的理解程度；有沒有負責(zé)的態(tài)度和良好的職業(yè)道德。

一些技術(shù)人員參加了DCS的組態(tài)工作，但出現(xiàn)問題時解決不了，對組態(tài)時必須具備的知識似是而非，而且很多人在進行組態(tài)時并沒有對所組態(tài)的內(nèi)容理解透徹，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

①對流程圖組態(tài)重視不夠，畫面功能太簡單，信息量太少。

以TDC 3000系統(tǒng)的流程圖組態(tài)為例，該系統(tǒng)為用戶提供了強大的開發(fā)功能，可以說，TDC 3000系統(tǒng)的所有標準顯示畫面，用戶都可以憑借其提供的強大的功能制作出來，所以在進行用戶流程圖的開發(fā)時，是可以制作出與系統(tǒng)標準畫面媲美的流程圖，然而，由于對流程圖組態(tài)重視不夠及對DCS認識的限制，制約了在流程圖組態(tài)時對DCS技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。

另外，常聽見用戶抱怨TDC 3000系統(tǒng)流程圖的調(diào)用、刷新速度太慢，這主要是由用戶的組態(tài)工作不夠深入細致造成的，如在進行區(qū)域數(shù)據(jù)庫的Catalog Pathname組態(tài)時，不了解路徑搜尋的順序，對流程圖的Collect Rate沒有做適當?shù)脑O(shè)置等。其實只要能對DCS技術(shù)認真研究，這些問題都是不難解決的。流程圖的開發(fā)在操作上應(yīng)該盡量做到畫面簡潔，功能強大，盡量使操作員只通過流程圖就能對所有過程進行監(jiān)控。

②控制方案組態(tài)時對控制方案的操作不明確，DCS明明具備的功能不知如何利用。

③照貓畫虎現(xiàn)象普遍，只本著能用就行的原則，不深入研究。

例如，對最簡單的PID控制來說，TDC 3000為用戶提供了8種PID控制算法，4種增益選擇，但在組態(tài)時，基本都選擇默認的Equation A算法及線性增益，這其實反映出組態(tài)人員對過程的具體情況分析重視不夠。也說明組態(tài)人員的“默認”（即遇到默認選項就默許）組態(tài)比較普遍。

控制點為回路故障，如現(xiàn)場變送器故障、線路斷路時，提供了安全保障，如把控制輸出進行保持、全開輸出、全關(guān)輸出、安全值輸出等；對過程變化異常的報警設(shè)置；對控制輸出的微小抖動的限制，從而可以消除調(diào)節(jié)閥在一個位置上的劇烈抖動，提高控制品質(zhì)，延長調(diào)節(jié)閥的壽命。所有這些在常規(guī)表不能實現(xiàn)的功能，在DCS中都可以非常容易地實現(xiàn)，但據(jù)筆者所見，這些很好的功能在實際應(yīng)用中卻難覓其蹤。

編輯：jq