浅谈DCS控制系统在医药化工中的应用

    杨彬?陈蕊?段斌

    摘 要：DCS控制系统又称为集散控制系统，是基于4C技术、计算机发展起来的，实现操作、控制以及管理自动化的一种新型控制系统。DCS控制系统的研发与应用大大提高了生产效率，降低了生产活动对人力资源的依赖性，提高了化工、医药等行业的经济效益。本文结合实际，对DCS控制系统的工作原理以及特征特点进行分析，并就其在医药化工中的应用展开探究，以供参考。

    关键词：DCS控制系统;医药化工;控制原理;具体应用

    DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.26.321

    1 DCS控制系统的原理与优势分析

    1.1 DCS控制系统原理与构成

    DCS属于一种新型计算机控制系统，它不同于集中式控制系统，集中管理、分散控制是DCS集散型控制系统的主要设计思路。该系统的结构体系呈分散状态，整体的结构形状类似于树状。从纵向上分析，该控制系统的主体结构聚集了网络通信、分散控制以及集中管理。在这样的控制体系下，可对整个生产过程进行动态化、全面化

    管理[1]。

    当前，DCS控制系统主要由三个部分构成，分别是人机接口、通讯网络以及控制器。在DCS控制系统中，工程师站、操作站以及历史站共同协作完成对整个生产过程的控制以及对历史数据的记录。

    1.2 DCS控制系统优势

    相较于传统的控制系统，DCS系统控制功能齐全，更可靠、更灵活、更开放其更易于维护。并且该系统还具备较好的协调性以及非常丰富的控制算法，因而十分适用于医药化工行业。具体如：

    DCS控制系统的高可靠性主要表现在：在控制系统中，各计算机都有控制功能，控制功能分散，因此当其中一台计算机出现故障时其他计算机不会受到影响，控制系统照常稳定运行。除功能分散外，DCS系统结构采用了容错设计，这也是该系统具有高可靠性的一大原因。

    DCS系统有更强的开放性。通过DCS控制系统传输信息能将新增计算机方便地连入系统通信网络或是将网络中的计算机拆除。这体现了DCS控制系统具有很大的开放性。在这种局域通信方式中，无论是从系统中新增计算机还是拆除计算机，同一系统中的计算机都不会受到影响[2]。

    DCS控制系統具有很高的灵活性，无论是在需要大规模集中控制的生产活动中还是小规模的数据采集中，DCS系统均适用。且在采集、分析、存储与发送信息过程中，DCS系统能很好地消除外界干扰，有效保障信息数据安全，确保信息传输速率。

    DCS系统具有良好的协调性。DCS控制系统具有信息共享功能，若将DCS系统运用于医药化工企业，企业内各部门的连接将更加紧密，协作性会更高，企业面临的各类生产经营风险也能得到有效控制。

    控制功能齐全控制算法丰富。DCS控制系统构成方式灵活，以网络连接方式实现了系统的集中管理功能以及数据的集中操作管理功能，能为医药化工行业带来很大帮助。

    DCS控制系统易于维护。尽管多台计算机共存于一个系统，但系统中的每台计算机都是独立的个体，它们的运行状态不会受其它计算机的影响，维护时也不需要考虑其它计算机。因此相较于集中式控制系统，DCS控制系统更易于维护。在系统运行过程中，若其中某台计算机出现故障，只需单独维修或更换该台计算机，整个系统的运行状态不会受到过大影响，因此也不会产生巨大损失。

    2 DCS控制系统在医药化工中的应用

    2.1 DCS控制系统的总体应用模式与流程

    在将DCS控制系统应用于医药化工时，主要是由通讯网络、控制器以及编程软件等完成对整个生产或局部生产的监测与控制。DCS控制系统中的控制器主要负责两部分内容，分别是程序控制、系统功能，而系统的控制模块主要由CPU以及其他的一些程序控制软件、程序设定软件构成。DCS控制系统中的操作站主要发布指令、进行具体操作，在医药化工生产过程中，主要通过操作站控制各个生产环节与生产要素，让生产过程实现自动化。智能化，具体的控制方法与流程为：工作人员按照实际要求在控制界面编写指令，控制软件按照设定的指令与程序对相关内容进行控制，从而让整个生产过程更加规范、安全、稳定、高效。在操作站，工作人员可通过界面掌握整个生产线的运作情况或局部运作情况，然后根据所观测到的情况进行操控管理。控制系统中的通信网络主要负责连接系统与外界，相当于一种介质，是确保数据信息能整体传输的关键。与操作站对应的是系统中的编程软件以及图形，编程软件与图形对控制器中所产生的操作命令进行图形编辑，让真实的生产过程呈现出来，便于工作人员了解生产信息并做出相应的调控。

    2.2 DCS控制系统的具体应用

    1）DCS系统控制产品质量。医药化工行业中的各项生产任务一般具有技术含量高、操作难度大、对质量要求高等特点。如在生产药品时，必须严格把控每个生产环节与每项生产要素，全面确保药品产品质量，这样才能让民众生命安全得到保障。因此在进行医药化工产品生产时，一般都会运用DCS控制系统进行管控，在系统中设定管理程序以及相应的质量标准，然后通过相应软件对整个生产过程进行管控，使产品的整个生产过程更加规范、智能与精准。

    2）DCS系统监控生产过程。DCS控制系统的监控功能非常良好，可实现自动化、智能化监控。在医药化工生产过程中，相关工作人员能通过该系统对整个生产过程以及局部生产过程进行监管，不仅监管效率快，而且监管的精确度有保障。在监管过程中，系统中的相应模块会准确记录整个生产过程，这样工作人员就能及时、全面的对产品生产过程进行查看、核对与调整，从而让产品质量得到保证。DCS系统能帮助工作人员对测量值进行准确读取，能完成参数设置、给定值等，使整个监管过程更加方便、快捷、灵活且协调。

    3）DCS系统采集生产数据。在医药化工生产过程中，DCS系统能制动采集各项生产数据，并根据生产进度对数据库进行更新，从而让整个生产过程更加可控，让工作人员的各项工作更易开展。DCS系统不仅有采集与记录数据的功能，还具有显示生产状态的作用。DCS系统能够自动生成报表，在产品生产过程中，系统会一边采集数据一边分析、挖掘数据，对各项数据进行整合形成报表，以便工作人员能清晰、直观、准确地了解生产情况。

    4）DCS系统辅助决策。DCS系统能生成管理统计报表，通过DCS系统，企业管理层能更直观、准确、全面的对各项生产信息进行统计与分析，并将当前生产信息与原有项目指标进行对比，完成对安全控制指标、原材料消耗指标以及成品产量等项目的统计与评估。根据评估结果制定后续生产经营决策，以此降低企业经营风险，提高企业经济收益。

    5）DCS系统进行故障警示。DCS系统具有实时报警功能与历史报警功能。在进行医药化工生产时，于系统中设定工艺参数安全指标，然后由系统对整个生产过程进行监控。监控过程中若有某项生产指标超出设定值，系统就会自动报警，工作人员在接到系统报警信息后及时分析超标原因并作出有效调控，从而保证生产过程中的人员、设备、物资以及环境安全，保障医药化工产品生产质量。

    3 结语

    综上所述，DCS系统技术先进、功能齐全、算法丰富，性能可靠，在医药化工中发挥着重要作用。合理应用DCS系统有利于提升医药化工生产质量与效率，增加医药化工企业经济收益。在当前背景下，应进一步加大对DCS系统的研究、优化与推广，让其更好地服务于我国各项社会经济活动。

    参考文献

    [1]马伏新.基于DCS控制系统的锅炉主蒸汽温度控制策略研究[D].吉林大学，2020.

    [2]吴俊峰.PSA在DCS系统中的实现方法[D].长春理工大学，2019.