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【摘 要】 随着我国经济的快速发展以及人们生活物质水平的不断的提高，作为工业控制核心的集散型控制系统（DCS）也就变得越来越重要。自第一代DCS集散控制面世以来，DCS集散控制经过几代的技术更新和功能完善，发展至今，以其功能丰富、运行可靠、配置灵活、界面友好、安装简单等诸多优点在工业中得到了广泛的应用。本文主要就对DCS集散控制在工业中的应用问题进行阐述。
【关键词】 DCS集散控制；工业；应用
一、DCS集散控制系统概述
（一）DCS集散控制系统发展
20世纪70年代中期，在微处理器和计算机通讯技术的发展下，美国率先推出综合分散控制系统TDC2000，使计算机控制进入了分散控制的新纪元。20世纪80年代初，大规模集成电路集成度的提高，微处理器运算能力的增强，计算机网络技术的进步以及市场需求的推进，产生了第二代分散控制系统，其特点是：产品设计走向标准化、模块化、工作单元结构化；控制功能更加完善，用户界面更加友好；数据通信的能力大大加强并向标准化方向发展；管理功能得到分散；可靠性进一步提高；系统的适应性及其扩充的灵活性增强。
（二）DCS集散控制系统特点
DCS集散控制系统具有较高的灵活性与扩展性。具有先进的过程操作画面（动态流程画面。分组回路画面。总貌画面。报警画面。趋势记录画面等），具有各种控制功能，运算功能，并能实现工艺参数趋势预测，历史数据显示和各种报警功能。从而实现对工艺生产全过程的集中监视、控制和管理。同时DCS集散控制系统的各种模块能够带电插拔、更换，这些都是常规仪表所不具备的或需要经过复杂的组合才能实现。
二、DCS集散控制在工业中的应用常见的故障及原因
DCS集散控制的运行操作完全依赖于电子计算机技术，无论是线路的控制，还是操作流程的监控，都离不开计算机编程和自动化处理。因此，DCS集散控制的故障问题多集中在网络问题上。最终判断DCS集散控制系统是否操作稳定的因素主要是下一级获得的各种数据能否及时准确的传达给上一级。当然有时候即便能够传送给上一级也会出现信息的延迟，这主要是因为：
（1）数据之间的传输都需要程序认证的，这是一个注意过程，当
大量的数据同时传输时，辨识程序就会发生紊乱和异常，造成信息
滞留。
（2）数据传输需要借助网线和网络，如果网线中断，那么数据的传输就会受到极大的影响。
（3）通常DCS集散控制系统是多个设备共同工作或者多批系统交替工作，已经停止工作的系统会有后台运行程序，这些程序没有被及时关闭，因此，必然会占用现有的网速，导致数据传输滞留。
（4）软件和计算机内部的编程要及时的更新，更新不及时也是数据滞留的一个重要影响因素。
（5）在正常的控制过程中，会得到很多的数，如果这些数据没有得到及时的传送，这就容易造成数据的积累和滞留，同样会造成数据的拥堵，也会降低数据传送的速度。
三、DCS集散控制在工业中的应用解决措施
（1）网速是信号传播的关键，稳定的网速是信号可靠传播的现行条件，因此，需要在系统内部安装网速测试器，对运行的网速进行不间断监测，一旦出现网速异常，需要启动预案，或者是规避网速缓慢时发送数据。
（2）为了提高网速，对于一些停止运作的系统，要及时的切断其控制点，以免其内部的部分系统后台运行，抢占固有的网速。
（3）计算机更新换代快，不同的计算机其内核和驱动器之间有较大的差异，使用一定时间后的计算机其内存和内核都不能够满足发展的需求，需要及时淘汰掉，并采购最新型的计算机设备。
（4）如果DCS集散控制系统的工作量过大，可以联合多台计算机共同操作，选择其中一台作为主机，其他机器作为辅助机器工作运行，这样即使出现突发状况，也能保证部分系统在运行，减少损失。
四、DCS集散控制系统的运行维护
（一）日常检查
任何一种故障都不是突发的，是长期运行不畅导致而成的，因此，进行定期的常态化检查和检修是十分有必要的。作为系统的操作人员和维护人员，应该每天对系统的运行数据进行监控，并及时准确的做好检查记录。发现运行异常应该立即启动预案进行处理。安全无小事，杜绝检修人员漏检和少检的情况，确定检查的项目和范围都要严格执行，切忌马虎大意。出现检修不及时和不认真的情况，要及时追究责任人的相关责任。
（二）系统维护注意的问题
常规安全检修，可以不断电，但是要注意静电问题。一旦出现静电损坏，机械设备就会受损，从而降低系统和设备的使用寿命，增加了企业的经济负担。对此，应该从以下三点进行避免和杜绝：a.系统维护之前需要按照相关的规定做好防静电的防护措施；b.操作人员需要佩戴好防静电手腕；c.換下的卡件需要放置在防静电的保护套内。如果需要进行全面的检修，为了保证检修人员的人身安全则需要进行断电处理，具体的操作步骤为：a.每个控制站依次退出监控界面和操作系统，关闭主机和显示器电源。b.逐个关闭控制站电源箱电源。c.关闭不间断电源开关。d.关闭总电源开关。
五、DCS系统中先进控制技术的应用
（一）先进控制技术的意义
我国经济的发展为DCS系统发展，提供了有利的发展平台。对先进控制技术进行优化和提供，能够提高企业的经济效益，增加市场竞争力，而现代控制理论的出现和人工智能的运用，为先进控制技术的发展提供了良好的基础。先进控制技术在动态环境中，通过数学原理，并运用计算能力。先进控制与常规PID控制不同，其能够获取较大的利润并有控制策略，并不是仅有一种算法控制。外界环境的变化，在一定程度上会模糊参数的准确性，还会使其发生突变，在变化快的工业系统中，一般都无法预测。所以常规的控制技术无法较好的处理这种复杂的工业系统，选用先进控制技术能更好的对工业过程进行控制。先进控制技术的应用能带来较大的经济利益，根据相关资料，在很多石油化工企业中，通过运用先进控制技术，近几年的净增效益不断增加，而所需支出的成本十分低廉，进展实际效益的很小部分。 （二）先进控制技术的特点
先进控制技术与传统的PID控制技术不同，拥有模型的控制策略和知识的控制策略两种类型，其中模型的控制是指预测控制、生物识别和软测量技术等方面；知识的控制时指模糊和智能专家控制。以上这两方面都是先进控制技术发展的重要方向。先进控制能够解决复杂多变工业环境中常出现的控制问题，例如不确定性问题、非线性问题、多变量耦合问题以及控制变量与被控变量之间的各种关系。工业环境的一些模型在先进控制中能够发挥较好的作用，先进控制能够使过程和环境具有不确定性，并能良好的进行适应、控制约束和协调，让控制系统与实际工业生产更加相配，并将动态生产过程的特点和操作要求体现出来，改善了控制效果。
（三）先进控制技术的发展现状
PID控制在各种流程的生产中广泛应用，及其在现代工业生产中大量应用了DCS系统，这种控制系统仍然能够达到一半以上，所以工业过程的平稳运行和操作可以通过PID控制加以维护，这种方式十分简单，并比较
容易被理解和接受。随着发展的不断深入，控制技术在结构和应用上有所改进，并不断进行应用和完善。
在工业生产中，经常会出现很多化学、生化、相变反应过程，能够传递和转化物质和能量，工业生产是一个巨大和复杂的过程，会涉及到很多方面，并有着不确定性特征，信息不完整特征，以及非线性特征，这些特征经常有着严格的制约条件，并且是工业生产的核心方面，会影响到生产产品的质量问题，生产速率以及能量消耗等指标。工业生产逐渐大型和连续化的改变，会使生产过程的整体性和实时性有所提高，所以从总体上来讲，为了协调DCS系统，以及对工业生产过程进行完善，应采用先进控制技术，来处理装置复杂等问题。
结语
综上所述，全面降低DCS集散控制系统的故障，保障其安全稳定的运行，关键在于进行定期的检修和养护。同时在实际的应用中，保证信息和数据的流动性，集散系统结构。在现场控制时，还要注意CPU的位数过渡，加强控制站功能。要想扩大系统功能，就要开发出更加优秀的图形显示技术和实时操作系统，并完善实时操作系统和通信协议，加快数据传输速度。在规模扩大和功能不断完善的過程中，要引进更多管理信息，确保其自动化系统能够有效运行，通过这种发展趋势，逐渐出现了一些功能更强的集散系统，拥有更加强大的功能。
参考文献：
[1]孙勇.DCS系统过程控制功能的设计与实现[D].厦门大学，2013.
[2]廖芳芳.DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨[D].西南交通大学，2005.
[3]朱明飘，席亚宾.DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J].自动化与仪器仪表，2008，05：65-68.
【关键词】 DCS集散控制；工业；应用
一、DCS集散控制系统概述
（一）DCS集散控制系统发展
20世纪70年代中期，在微处理器和计算机通讯技术的发展下，美国率先推出综合分散控制系统TDC2000，使计算机控制进入了分散控制的新纪元。20世纪80年代初，大规模集成电路集成度的提高，微处理器运算能力的增强，计算机网络技术的进步以及市场需求的推进，产生了第二代分散控制系统，其特点是：产品设计走向标准化、模块化、工作单元结构化；控制功能更加完善，用户界面更加友好；数据通信的能力大大加强并向标准化方向发展；管理功能得到分散；可靠性进一步提高；系统的适应性及其扩充的灵活性增强。
（二）DCS集散控制系统特点
DCS集散控制系统具有较高的灵活性与扩展性。具有先进的过程操作画面（动态流程画面。分组回路画面。总貌画面。报警画面。趋势记录画面等），具有各种控制功能，运算功能，并能实现工艺参数趋势预测，历史数据显示和各种报警功能。从而实现对工艺生产全过程的集中监视、控制和管理。同时DCS集散控制系统的各种模块能够带电插拔、更换，这些都是常规仪表所不具备的或需要经过复杂的组合才能实现。
二、DCS集散控制在工业中的应用常见的故障及原因
DCS集散控制的运行操作完全依赖于电子计算机技术，无论是线路的控制，还是操作流程的监控，都离不开计算机编程和自动化处理。因此，DCS集散控制的故障问题多集中在网络问题上。最终判断DCS集散控制系统是否操作稳定的因素主要是下一级获得的各种数据能否及时准确的传达给上一级。当然有时候即便能够传送给上一级也会出现信息的延迟，这主要是因为：
（1）数据之间的传输都需要程序认证的，这是一个注意过程，当
大量的数据同时传输时，辨识程序就会发生紊乱和异常，造成信息
滞留。
（2）数据传输需要借助网线和网络，如果网线中断，那么数据的传输就会受到极大的影响。
（3）通常DCS集散控制系统是多个设备共同工作或者多批系统交替工作，已经停止工作的系统会有后台运行程序，这些程序没有被及时关闭，因此，必然会占用现有的网速，导致数据传输滞留。
（4）软件和计算机内部的编程要及时的更新，更新不及时也是数据滞留的一个重要影响因素。
（5）在正常的控制过程中，会得到很多的数，如果这些数据没有得到及时的传送，这就容易造成数据的积累和滞留，同样会造成数据的拥堵，也会降低数据传送的速度。
三、DCS集散控制在工业中的应用解决措施
（1）网速是信号传播的关键，稳定的网速是信号可靠传播的现行条件，因此，需要在系统内部安装网速测试器，对运行的网速进行不间断监测，一旦出现网速异常，需要启动预案，或者是规避网速缓慢时发送数据。
（2）为了提高网速，对于一些停止运作的系统，要及时的切断其控制点，以免其内部的部分系统后台运行，抢占固有的网速。
（3）计算机更新换代快，不同的计算机其内核和驱动器之间有较大的差异，使用一定时间后的计算机其内存和内核都不能够满足发展的需求，需要及时淘汰掉，并采购最新型的计算机设备。
（4）如果DCS集散控制系统的工作量过大，可以联合多台计算机共同操作，选择其中一台作为主机，其他机器作为辅助机器工作运行，这样即使出现突发状况，也能保证部分系统在运行，减少损失。
四、DCS集散控制系统的运行维护
（一）日常检查
任何一种故障都不是突发的，是长期运行不畅导致而成的，因此，进行定期的常态化检查和检修是十分有必要的。作为系统的操作人员和维护人员，应该每天对系统的运行数据进行监控，并及时准确的做好检查记录。发现运行异常应该立即启动预案进行处理。安全无小事，杜绝检修人员漏检和少检的情况，确定检查的项目和范围都要严格执行，切忌马虎大意。出现检修不及时和不认真的情况，要及时追究责任人的相关责任。
（二）系统维护注意的问题
常规安全检修，可以不断电，但是要注意静电问题。一旦出现静电损坏，机械设备就会受损，从而降低系统和设备的使用寿命，增加了企业的经济负担。对此，应该从以下三点进行避免和杜绝：a.系统维护之前需要按照相关的规定做好防静电的防护措施；b.操作人员需要佩戴好防静电手腕；c.換下的卡件需要放置在防静电的保护套内。如果需要进行全面的检修，为了保证检修人员的人身安全则需要进行断电处理，具体的操作步骤为：a.每个控制站依次退出监控界面和操作系统，关闭主机和显示器电源。b.逐个关闭控制站电源箱电源。c.关闭不间断电源开关。d.关闭总电源开关。
五、DCS系统中先进控制技术的应用
（一）先进控制技术的意义
我国经济的发展为DCS系统发展，提供了有利的发展平台。对先进控制技术进行优化和提供，能够提高企业的经济效益，增加市场竞争力，而现代控制理论的出现和人工智能的运用，为先进控制技术的发展提供了良好的基础。先进控制技术在动态环境中，通过数学原理，并运用计算能力。先进控制与常规PID控制不同，其能够获取较大的利润并有控制策略，并不是仅有一种算法控制。外界环境的变化，在一定程度上会模糊参数的准确性，还会使其发生突变，在变化快的工业系统中，一般都无法预测。所以常规的控制技术无法较好的处理这种复杂的工业系统，选用先进控制技术能更好的对工业过程进行控制。先进控制技术的应用能带来较大的经济利益，根据相关资料，在很多石油化工企业中，通过运用先进控制技术，近几年的净增效益不断增加，而所需支出的成本十分低廉，进展实际效益的很小部分。 （二）先进控制技术的特点
先进控制技术与传统的PID控制技术不同，拥有模型的控制策略和知识的控制策略两种类型，其中模型的控制是指预测控制、生物识别和软测量技术等方面；知识的控制时指模糊和智能专家控制。以上这两方面都是先进控制技术发展的重要方向。先进控制能够解决复杂多变工业环境中常出现的控制问题，例如不确定性问题、非线性问题、多变量耦合问题以及控制变量与被控变量之间的各种关系。工业环境的一些模型在先进控制中能够发挥较好的作用，先进控制能够使过程和环境具有不确定性，并能良好的进行适应、控制约束和协调，让控制系统与实际工业生产更加相配，并将动态生产过程的特点和操作要求体现出来，改善了控制效果。
（三）先进控制技术的发展现状
PID控制在各种流程的生产中广泛应用，及其在现代工业生产中大量应用了DCS系统，这种控制系统仍然能够达到一半以上，所以工业过程的平稳运行和操作可以通过PID控制加以维护，这种方式十分简单，并比较
容易被理解和接受。随着发展的不断深入，控制技术在结构和应用上有所改进，并不断进行应用和完善。
在工业生产中，经常会出现很多化学、生化、相变反应过程，能够传递和转化物质和能量，工业生产是一个巨大和复杂的过程，会涉及到很多方面，并有着不确定性特征，信息不完整特征，以及非线性特征，这些特征经常有着严格的制约条件，并且是工业生产的核心方面，会影响到生产产品的质量问题，生产速率以及能量消耗等指标。工业生产逐渐大型和连续化的改变，会使生产过程的整体性和实时性有所提高，所以从总体上来讲，为了协调DCS系统，以及对工业生产过程进行完善，应采用先进控制技术，来处理装置复杂等问题。
结语
综上所述，全面降低DCS集散控制系统的故障，保障其安全稳定的运行，关键在于进行定期的检修和养护。同时在实际的应用中，保证信息和数据的流动性，集散系统结构。在现场控制时，还要注意CPU的位数过渡，加强控制站功能。要想扩大系统功能，就要开发出更加优秀的图形显示技术和实时操作系统，并完善实时操作系统和通信协议，加快数据传输速度。在规模扩大和功能不断完善的過程中，要引进更多管理信息，确保其自动化系统能够有效运行，通过这种发展趋势，逐渐出现了一些功能更强的集散系统，拥有更加强大的功能。
参考文献：
[1]孙勇.DCS系统过程控制功能的设计与实现[D].厦门大学，2013.
[2]廖芳芳.DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨[D].西南交通大学，2005.
[3]朱明飘，席亚宾.DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J].自动化与仪器仪表，2008，05：65-68.