摘要：近些年来，由于引进了许多先进的生产成套装置．使我国工业生产过程控常规技术有较大的飞跃。由模损技术常规系统很快进入数字控制系统的高技术领域，接近国际八十年代的自控装备水平。当前数字仪表和D C S的开发应用，巳成为我国过程控制学术界和行政领导十分关注的“重要课题。
关键词：数字仪表；DCS
数字仪表已在各行业得到了广泛应用，出于成本控制或设计原因，仍有相当多的仪表不提供程控接口。实际应用中，常常会有需求将这些仪表的数据采集到计算机系统中进行后续处理。手工录入不仅费时费力易出错，而且无法胜任长时间、高频度的工作需求。这种情况下，基于计算机视觉技术，通过数码摄像实时捕获仪表读数的图像，经图像处理、图像识别后自动提取出数值信息成了一个必然选择。
一、慨况
我国工业自动化仪表行业，由于受技术基础、科技投入和人才结构的限制，受国内配套的限制，受市场开拓的限制，数字仪表和D C S的发展及其商品化，要经历一段艰难的历程，要有一个符合技术发展规律的进程。所以，很有必要探讨一下数字仪表和D C S技术开发的有关问题，以指导高技术产品的发展。下面拟对数字仪表和D C S开发的若千问题，进行初步探讨，以此抛砖引玉，与同行专家和技术工作者共同商确。
1．要注意确定数字仪表和D C S的最佳有限功能目标，并尽力做到使其功能相对稳定。D C S要以应用为基础，从甩户实际出发，充分考虑现场工程师的指挥和监控职能，建立人一机信息交换的“最佳交界面，设计完善的人一机信息交换的软件和硬件，提高系统的透明度，增强对控制过程的可观察性。要按典型的工业对象过程控制的要求，设计有代表性的D C S的基本方案，将教宇仪表，智能仪表组成最佳的有限系列产品，并相对稳定，既有利新产品的商品化，也和J子产品的应用推广。
2．要注意数字仪表和D c S的产品技术水平和制造技术的协调发展，D C S的开发，推广和生产能力的协调发展，整机和配套的协调发展。从目前中国市场情况看，要做到这些协调发展还是非常困难的。希望上级规划部门对发展D℃S的科技投入（财力和人力）尽可能兼顾这三个方面：科研开发、生产制造、协作配套。只有生产制造立足于国内，配套元器件能基本立足于国内，并形成批量生产能力，国产数字仪表及D C S就能产品化、商品化，逐步代替进口产品，D C S的用户就能增多，市场就能不断扩大。
3．D C S的开发要面向两类用户，采取“两条腿走路。在工业中，生产装备的级别和水平，有各种不同饷技术屡次，有据当多的生产装备的控制系统在一段时闻内，常规仪表还要占主要地位。但是，隧着生产技术的发展，目前也有相当多的现代生产装备，必须应用D C S。这些用户又可分为大型和中、小型两类企业面对两类用户，D C S可以有大、中、小之分。近几年内D C S的开发，生产和成套，最好采取“两条腿”走路。对D C S的太系统，无论技术水平，还是质量保证，目前最好是以技贸结合的方式，或者合资、合作生产，以国外主控设备为主，国内组织成套供货。对大型D C S，以掌握系统设计应用技术为重点。特别是掌握硬件配置和软件组态技术，同时辅之科研开发。对中、小型D C S，前已有条件，以引进技术国产化、移置和自主开发相结合，成套协调发展国产D C S的系统软件技术、网络通讯技术、可靠性技术和制造技术，同时大力开发中小型D C S的应用推广和技术服务工作。
二、总体设计
利用计算机视觉自动提取仪表信息所需要的硬件包括一个高清摄像头和与之相连的通用计算机。摄像头稳定地固定在数字仪表上方以捕获仪表图像。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆摄像头的分辨率、成像质量对于仪表信息提取的准确率具有至关重要的影响。通用计算机运行相应的图像获取、分析和识别软件。多数情况下，仪表信息的后续处理也在同一台计算机上运行。图像获取模块通过特定编程接口驱动摄像头获取仪表的彩色图像，从中分割出包含且仅包含待识别文字信息的子图像转发给上一层。图像处理模块位于中间层，经过转换为灰度图像、图像降噪、图像增强、二值化等一系列过程获得最终待识别的黑白图像。最后利用通用ＯＣＲ引擎从图像中识别出仪表文字信息，经过有效性判断后将合法信息转发给后续处理模块。层次结构的优点是每一层的模块都是可替换的，可以方便地尝试不同的图像处理、识别算法组合。仪表信息获取软件可以封装成可独立运行的程序，通过进程间调用方式与其它程序交换信息，也可以接口库的形式存在，其它程序通过编程接口直接调用。后者执行效率高，也更为灵活。我们采用了后一种实现方式。
三、DCS先进控制优化控制的关系
过程工业自动化控制技术已发展到在DCS基础上实施三个层次的控制。第一层是基础调节——DCS，主要完成过程控制功能、执行诸如PID算法等常规调节控制，基本上是单回路的控制流程一直接调节工艺过程参数；第二层次是先进控制，其目的是协调过程变量交互作用，使生产过程操作更接近于操作目标或约束，实现经济上的最佳控制目标。先进控制通过改变常规调节控制的给定值来发挥其控制作用，眦达到最佳单元操作；第三层次是优化控制，它综合分析影响效益的各种因素，把工艺过程的经济效益与装置操作直接连接起来，确定过程的最佳控制点，使装置处于最佳运行状态，产生晟好的经济效益。
四、DCS集散控制系统的故障原因
DCS集散控制系统由现场控制级、过程控制级、过程管理级以及经营管理级这四部分组成，我们在进行DCS集散控制系统故障原因分析时，应该着重考虑这四个DCS集散控制系统的主要组成部分产生故障的原因。下面，笔者就对DCS集散控制系统的故障原因进行思考和分析．
1.DCS集散控制系统的故障原因之过程通道故障。在DCS集散控制系统的故障中，I／O卡故障是DCS集散控制系统通道故障出现次数最多的。对I／O卡故障进行判断和处理，要求我们通过对DCS集散控制系统进行诊断来实现，对备用件处理或者通道进行更换，但是。对于其内部元件老化或者其他原因造成的损坏。热挖制人员一般无法判断和处理。I／O卡的检修一般都是由厂家进行处理的，因为就目前的情况来看，热控检修人员的技术水平和手段还不能达到检修常规仪表的检修标准。在厂家对I／O卡进行生产时，I／0卡的生产已经制造成一体化的趋势，因此，企业在应用DCS集散控制系统时，如果通道出现了故障．而且通道故障出现的主要原因就是由于I／O卡引起的，那么企业只能够购买备件。
2.DCS集数控制系统故障原因之干扰造成的故障。对于干扰主要是接地问题，备用电源的切换和大功率的无线通信设备如手机、对讲机等。另外还有DCS系统的千扰信号可能由本身造成的。那么对于DCS集散控制系统的接地问题越来越引起人们的重视，尤其在电力行业，大功率电器设备的启动和停止都会干扰DCS集散控制系统的控制信号，造成不必要的故障。为了防止干扰信号串入系统，严格执行屏蔽和接地要求和方式，信号线远离干扰源，同时采取防电源波动措施。主／从过程处理机之间在机组运行时，除非万不得以，尽量不要人为切换，以防产生干扰，如必须切换。应采取措施，先将控制切手动，以免对机组运行工况产生影响。对电子设备间，工程师站等重点部位，应绝对禁止使用大功率无线电通信设备。
仪表的稳定性和可靠性基本达到设计要求，其功能比机械式仪表盘有很大提高．采用液晶显示器显示直观、准确、清晰，扩展了机械式仪表的显示内容，改善了仪表的美观性
参考文献：
[1]万晓锐．PLC、DCS和FCS的特点及应用．2014
[2]吴晋意.数字仪表的应用．2014
论文作者:李龙,刘俊岑
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/10
标签：仪表论文; 控制系统论文; 故障论文; 技术论文; 数字论文; 图像论文; 过程论文; 《电力设备》2018年第36期论文;