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分布式计算机控制系统--DCS系统
1、DCS系统的工艺任务
1）DCS系统利用计算机技术对生产过程集中监测、操作、管理和分散控制，将水泥生产线的众多装备，汇集于中控室统一操作，代替现场分散操作。不仅能提高工作效率，还能综合分析控制设备间的相互关系，为未来的自动化与智能化奠定硬件基础。2）DCS信息化、自动化与智能化DCS系统是信息传递技术的现代手段，是建立在互联网+、大数据、云计算、人工智能（机器学习算法）等基础上的现代网络技术，随着通信技术的飞速发展，是实现自动化、智能化的基础装备，但它本身并不表明自动化、智能化已经实现。欲实现自动化、智能化，不仅需要大量在线仪表提供的众多测试数据，还需要编制出符合工艺规律的控制软件系统，再配备现代化的信息传递手段，依赖执行机构的可靠执行，才能够获取稳定在最佳状态上运行的目标。只有根据编程软件，将监测、对比、分析、调节过程周而复始地进行，并不断用上次指令控制结果与目标值比对、判断并及时修正，重新对执行机构发出指令。当软件编程与算理并具有自学习能力时，它可以从若干调节方案中选取最佳方案与参数，不断向最低能耗目标靠近，这才是智能化过程。随着编程者对水泥工艺与装备规律认识的深化，软件程序会越来越准确，控制越来越到位，生产效益就会越来越好。千万不能将自动化与智能化混为一谈。前者是后者的基础，后者为前者的提升，二者实现的难度不同，所取得的效益不会一样。自动化是代替人工操作（四肢)，完成人的体力劳动：智能化则要代替人的思维（大脑），完成脑力劳动。自动化程度，可以从操作员对系统干预的频次中表现出来，其效益是以提高劳动生产率及操作安全为主；而智能化程度，则要从系统运行参数的优化中体现效益，降低单位产品的能耗。因此，智能化的意义在于：当所有节能工艺与装备技术应用之后，投入智能化还能进一步降低能耗，使其达到极致。应该说，当前信息化技术飞快进步，已经迅速渗透到各行各业的应用之中，全社会已享受到它的更多红利，而不同行业的自动化及智能化水平，其实现程度仍相差很远。之所以认定我国水泥生产还不是智能化，首先是还未具备自动化条件，还有很多控制依赖人工在现场操作，如：生产过程尚不能保持稳定；又很少使用在线检测仪表，缺乏大量及时、准确的数据信息；更缺乏与工艺生产规律紧密结合的综合编程知识。比如熟料生产中，智能控制烧成带温度一定会有重大效益。但如果窑系统不配置直接检测烧成温度的仪表，调节风、煤、料的手段也不准确，更缺乏符合烧成工艺的智能软件编程，又如何实现对它的智能化控制呢？正因如此，我国水泥生产现今智能化的现状不过是：能借助某些先进的信息手段，在一定范围实现了局部自动化。3)原理DCS系统需要各类先进在线仪表提供大量有效数据，包括系统各处温度、压力、成分、流量、料位等工艺参数，及转速、电流、电压、功率、频率、振动等设备参数，由于它的采集数据能力与传递速度随4G，5G技术的进步，并迅速与目标值比对，并通过机器学习算法，就能下达控制执行机构的指令，实现自动化与智能化的控制。2、DCS系统基本组成1）基本组成从系统的结构分析，DCS系统基本由三部分组成，分别是：（1）分散过程控制装置。它由多回路控制器、可编程序逻辑控制器及数据采集装置等组成。（2）集中操作和管理系统。它的主要功能是集中各分散过程控制装置发出的信息，通过监控对比，再将操作指令下达到各分散过程控制装置。（3）通信系统。它用于各级计算机（或微处理器）与外部设备间及各级间的数据通信。要求传输速率高、误码率低；且有开放性和互操作性，允许不同厂商产品间通信，允许不同厂商现场级的智能变送器、执行器互换。2）典型的DCS总体架构3、DCS系统的节能途径1)拥有可靠运行的装备条件(1)选择性能价格比合适的系统硬件。水泥生产环境较为恶劣，DCS系统硬件要有较高可靠性。不仅控制器及I/O模块要满足现场条件，控制器单元也要满足当前工艺控制及要求，并能考虑后期深度开发的需要。(2)DCS系统必须采用正版软件。DCS所需软件应有偿购买使用，正版软件都是按网络节点数及控制点数计费，价格较为昂贵。非正版软件虽可免费或花钱很少，但会为DCS后期长期安全运行与维护带来隐患，也将承担使用盗版软件的法律风险。为满足系统节能要求，应合理开发各种自动控制子系统，并设计满足各种工艺过程要求的控制，如启动联锁、运行联锁、超限报警、目标控制等。(3)选择质量可靠品牌的电气元件。DCS系统要配套使用继电器、端子等电气元件，不同品牌的价格会相差数倍，但带来的质量差异对DCS系统使用寿命与效果影响更大。为企业长远效益，不应贪图蝇头小利。安全继电器在发生故障时能动作规范，具有强制导向接点结构，接点一旦发生熔结现象，触点将能强制断开，确保安全。并要求双回路的安全控制中，另一条线路保证不在运行。2)选用智能仪表，采用现场总线技术为了DCS能准确迅速获取仪表数据，可以通过总线扫描，对所有连接到总线上的智能仪表定位，调试好总线仪表系统。所有已经组态好的智能仪表，通过图形可直视设备的连接状态，并且可在线设置设备地址。根据仪表组态方式不同，查找参数。以GSD方式组态的对象，可以在线方式下查或设置参数；以FDT/DTM方式组态的对象，可以打开仪表厂商提供的DTM画面设置参数。3)通过软件编程挖掘智能控制的节能潜力编程者与应用者都应当明确：水泥生产智能化的显著效益主要表现在它的节能潜力；还应当明确，这种节能潜力的出处及如何挖掘它们。4、DCS系统的应用技术1)使用在线诊断装置排查仪表故障水泥生产线台左右仪表来自不同公司提供，在查找普通仪表的故障点时，仪表工需要到现场，确定仪表的故障情况；但使用智能仪表后，用户通过开发的“PA仪表在线诊断分析装置”，仪表工便可在中控室通过工程师站或是带有设备管理功能的操作员站，对仪表进行设置。该装置是由故障采样线路、模盒分段线路及检测线路组成，替换目前所用的T形头和传统的接线盒。从而实现：①当现场PA仪表出现故障时，该装置会自动切除故障仪表，并准确显示故障仪表位置。②该装置可自行诊断PA支线及PA设备的开、短路等连接状态，自动隔离故障PA区段，解决由此产生的通信中断，现场指示灯将明确区分现场线路的接地极性及短路与断路状态。③设计能抗干扰的电子电路，有效过滤干扰信号，保持信号纯净。2)质量计量仪表应放在突出位置在DCS的生产应用中，需要不断修正编程软件，不断提高编程水平。为此，应该突出重视质量计量仪表，随时核实产量与能耗，用节能效果检验系统是在最佳参数下的运行状态，这是验证生产线智能化的基本条件。只待月底盘库得出结论，根本无法与智能化有共同语言。3)加强对执行机构的改造，满足自动控制需要欲完全实现智能控制，系统中任何自变量调节，都该由DCS系统在中控室自动完成，再不能靠人工现场调节。目前控制窑系统的自变量中，对燃烧器与三次风阀位都存在自控死角，急需改进相应设备，以实现火焰调节及三次风阀调整，并需要提高它们的使用寿命。同理，粉磨系统也有不能在中控调节的自变量，如管磨中隔仓板、衬板、配球等，立磨中的喷口环与挡料环，辊压机中磨缝、侧挡板及磨辊压力等，都有待将控制手段移到中控室。4)软件编程必须符合现代水泥生产的工艺规律任何系统的软件编程，通过合理选用的编程工具，一定要围绕该生产工艺要解决的主要矛盾，针对其核心因变量，综合运用各种自变量的控制手段，编出寻求最佳参数的软件。此时所兑现的智能控制，至少有2％的获益空间。技术交流欢迎联系：
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