淺論DCS應(yīng)用中的不足分析及對(duì)策

目前，大多數(shù)石化生產(chǎn)裝置都采用了DCS進(jìn)行控制，產(chǎn)生了較好的效益，但總的說(shuō)來(lái)，DCS的應(yīng)用水平不高，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)。據(jù)專家們估計(jì)，當(dāng)前我國(guó)企業(yè)對(duì)DCS的應(yīng)用能力普遍不及它的30%。這說(shuō)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(huì)及DCS在工程應(yīng)用中存在的實(shí)際問(wèn)題，作一簡(jiǎn)要分析，并給出相應(yīng)的解決對(duì)策，希望能對(duì)DCS進(jìn)行更加深入的應(yīng)用，以較小的投資為企業(yè)帶來(lái)更好的效益。

對(duì)DCS應(yīng)用中的不足性分析

DCS應(yīng)用設(shè)計(jì)水平不高，設(shè)計(jì)過(guò)于粗放

通常設(shè)計(jì)人員對(duì)DCS并不熟悉，他們對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)僅限于用其替代二次表，因此難以發(fā)揮DCS先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，粗放型的設(shè)計(jì)也造成了很大的資金浪費(fèi)，增加了維護(hù)量。下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。

（1）對(duì)控制方案的設(shè)計(jì)沒(méi)有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

DCS提供了強(qiáng)大的運(yùn)算和控制功能，如TDC3000系統(tǒng)提供了流量累積、溫壓補(bǔ)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(yǔ)言/先進(jìn)處理模塊CL/APM（控制語(yǔ)言/高性能模塊CL/HPM）為更復(fù)雜的運(yùn)算、邏輯控制等功能提供了非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法。應(yīng)用模塊AM為高級(jí)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(jì)人員在設(shè)計(jì)上花的功夫不夠或設(shè)計(jì)水平不高。

例如：某裝置的分程控制在設(shè)計(jì)時(shí)只給出了一個(gè)AO點(diǎn)，所以分程控制在DCS中與單回路的設(shè)計(jì)是一樣的。

顯然，這種分程最終只能靠?jī)蓚€(gè)分程調(diào)節(jié)閥的閥門定位器來(lái)現(xiàn)場(chǎng)完成，顯然沒(méi)有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。圖2所示的設(shè)計(jì)發(fā)揮了DCS的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前者。

①實(shí)際的分程任務(wù)由兩個(gè)AO點(diǎn)完成。比用現(xiàn)場(chǎng)分程精度高、易實(shí)現(xiàn)。

②可以在特殊情況下對(duì)各調(diào)節(jié)閥進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，而且可以保證無(wú)擾動(dòng)恢復(fù)。

③ 一個(gè)調(diào)節(jié)閥手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，另一個(gè)仍可處于自動(dòng)控制狀態(tài)，因此該方案實(shí)際上對(duì)傳統(tǒng)的分程控制進(jìn)行了功能擴(kuò)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(jì)會(huì)造成很大的資金浪費(fèi)，并增加維護(hù)量。這主要是在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)DCS不了解造成的。 例如，某裝置在進(jìn)行TDC 3000系統(tǒng)的I/O卡件選擇時(shí)，所有對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采集的卡件均采用HLAI卡，所有非4～20mA信號(hào)先轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)，然后再傳送到I/O（HLAI）卡。

為便于問(wèn)題的分析，以溫度信號(hào)采集為例，當(dāng)然，4～20mA信號(hào)比熱電偶、熱電阻的測(cè)量信號(hào)（毫伏、阻值）具有抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)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(duì)少數(shù)溫度采集信號(hào)選用HLAI卡是值得的，但對(duì)大部分溫度采集信號(hào)選用HLAI卡就會(huì)成為種浪費(fèi)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(cè)量信號(hào)可不通過(guò)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(cè)量信號(hào)，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(hù)的環(huán)節(jié)也越多。

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

此外，有些設(shè)計(jì)把同類型參數(shù)的檢測(cè)信號(hào)簡(jiǎn)單地放在一起，如流量信號(hào)都集中在幾個(gè)卡件中，這些卡件不采集其他信號(hào)，這對(duì)于設(shè)計(jì)和組態(tài)較為簡(jiǎn)單，但現(xiàn)場(chǎng)端的接線、查線、聯(lián)調(diào)、維護(hù)時(shí)就麻煩多了。較好的辦法是按檢測(cè)的物理位置來(lái)決定把哪些信號(hào)在采集時(shí)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(jìn)行組態(tài)工作時(shí)，雖然會(huì)受到設(shè)計(jì)上的許多制約，但并非不能對(duì)DCS進(jìn)行深入的應(yīng)用，這關(guān)鍵取決于組態(tài)人員對(duì)DCS掌握的程度；對(duì)過(guò)程的理解程度；有沒(méi)有負(fù)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(wèn)題時(shí)解決不了，對(duì)組態(tài)時(shí)必須具備的知識(shí)似是而非，而且很多人在進(jìn)行組態(tài)時(shí)并沒(méi)有對(duì)所組態(tài)的內(nèi)容理解透徹，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①對(duì)流程圖組態(tài)重視不夠，畫面功能太簡(jiǎn)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(qiáng)大的開(kāi)發(fā)功能，可以說(shuō)，TDC 3000系統(tǒng)的所有標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面，用戶都可以憑借其提供的強(qiáng)大的功能制作出來(lái)，所以在進(jìn)行用戶流程圖的開(kāi)發(fā)時(shí)，是可以制作出與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)畫面媲美的流程圖，然而，由于對(duì)流程圖組態(tài)重視不夠及對(duì)DCS認(rèn)識(shí)的限制，制約了在流程圖組態(tài)時(shí)對(duì)DCS技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

另外，常聽(tīng)見(jiàn)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(xì)致造成的，如在進(jìn)行區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)的Catalog Pathname組態(tài)時(shí)，不了解路徑搜尋的順序，對(duì)流程圖的Collect Rate沒(méi)有做適當(dāng)?shù)脑O(shè)置等。其實(shí)只要能對(duì)DCS技術(shù)認(rèn)真研究，這些問(wèn)題都是不難解決的。流程圖的開(kāi)發(fā)在操作上應(yīng)該盡量做到畫面簡(jiǎn)潔，功能強(qiáng)大，盡量使操作員只通過(guò)流程圖就能對(duì)所有過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

②控制方案組態(tài)時(shí)對(duì)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(duì)最簡(jiǎn)單的PID控制來(lái)說(shuō)，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(shí)，基本都選擇默認(rèn)的Equation A算法及線性增益，這其實(shí)反映出組態(tài)人員對(duì)過(guò)程的具體情況分析重視不夠。也說(shuō)明組態(tài)人員的“默認(rèn)”（即遇到默認(rèn)選項(xiàng)就默許）組態(tài)比較普遍。

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

編輯：jq