DCS系统特点分析及实际应用

目前，各种型号的DCS 均具备很强的逻辑处理能力，比如横河（YOKOGAWA）的CENTUM系列DCS，利用顺控表（SEQUENCE TABLE）的形式进行逻辑控制；最新推出的CENTUM CS系统HIA具有梯形图功能、SFC语言、SEBOL功能块等，为多途径实现逻辑控制提供了方便。

另外，如贝利的INFI-90、霍尼维尔的TDC-3000X等，均具备很强的实现逻辑功能的软件包。显然，在DCS中实现安全联锁逻辑是非常容易的，但这样做的可靠性难以确定。

我们知道，DCS之所以被称作集散控制系统，是由于它具备集中管理和分散控制的特点。但是它的分散性是相对的和有度的，并不是真正意义上的绝对分散。高的分散性必然带来高的成本。因此，各种型号DCS的控制检测部分或多或少都要有一定的集成，如CENTUM CS系统，其系统结构见图2。

图2　CENTUM CS系统结构图

从其硬件构造上可以看出，尽管这种系统比原有的老系统分散性提高了，但它的I/O接口单元（NODE）和数字I/O模件等仍采用的是多点模件。

以丙烯氧化反应系统为例，其化学反应式如下：

这是一个控制要求非常严格的过程，3种物料的比例保持在一定的范围内，才能既完成高效率的反应，又保证不致由于失控而引起爆炸，其工艺过程见图3。(www.xing528.com)

图3　丙烯氧化反应工艺过程简图

1—酸蒸发器；2—氧化反应器；3—反应物分凝器；4—循环气洗涤塔；5—贮槽；6—水解反应器；7—共沸蒸馏塔；8—淬取塔

该过程的停车系统分为两步：

SD-1——仅停止氧气供料；

SD-2——停止包括氧气在内的原料供应，停止循环气压缩机，并用大量氮气吹扫氧气反应工序。

上述两个停车系统共有12个回路，46点（含模拟量输入输出，数字量输入输出）各种信号参与逻辑控制操作。这么多的信号从现场或硬警报设定器进入DCS，不可能做到各自独立占用一个通道，至少由它们组成的逻辑程序是在同一个CPU中运行。这就存在着一种危险，一旦集中多个信号的模件故障或CPU故障，亦或逻辑程序执行有误（如通讯环路阻塞，系统死机等），都会造成整个装置的总停车。尽管在硬件上可以采用冗余措施，以防止系统硬件损坏造成事故，但对于大系统，其成本会显著提高2—3倍。

因此从可靠性来讲，DCS硬件体系的相对集中不适合安全联锁系统的运行要求，也就是说将安全联锁系统依托于同常规控制、管理相同的硬件平台，极易造成一损俱损的局面。这样做的结果使得危险更加集中，也就是系统的非安全因素Fu增大。从DCS的发展史看出，DCS之所以得到广泛的应用，主要是由于它具备分散性的特点，分散性越高，单个元件或单个回路故障对整个系统造成的影响越小，其安全系数“S”越趋近于“1”，同时系统的简单化、直观化、独立化特点有利于故障的排除和维护。