南京化纖股份有限公司是一家大型化纖紡織股份制企業(yè)，具有近40年生產(chǎn)歷史，屬于化工類(lèi)流程性生產(chǎn)企業(yè)。目前具備年產(chǎn)粘膠短、長(cháng)絲各一萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。為加快企業(yè)發(fā)展、增強競爭能力，提升生產(chǎn)力及產(chǎn)品質(zhì)量，南化公司目前實(shí)施的《制膠降耗環(huán)保技改工程》中，其主要的生產(chǎn)設備為引進(jìn)設備，該工程設計生產(chǎn)力為年產(chǎn)兩萬(wàn)噸粘膠短纖制品，其他設備為國內配套設備。為提高自動(dòng)化水平，增強儀表控制系統的可靠性，我們在設計時(shí)考慮到該系統的繁雜性、邏輯關(guān)系嚴謹、順序控制多的特點(diǎn)，因此采用了DCS。

　　浙大中控SUPCON JX-300X DCS充分利用了最新信號處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、可靠成熟的先進(jìn)控制算法，使其兼具了高速可靠的數據輸入輸出運算、過(guò)程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛應用，特別是其性能價(jià)格比優(yōu)于同等規模的常規儀表系統，成了此項工程自動(dòng)控制系統首選的產(chǎn)品。

    二 工藝流程簡(jiǎn)介

　　本工程是以化纖制膠工藝過(guò)程為控制對象的自動(dòng)控制系統。工藝流程由原液車(chē)間制膠工藝和短絲車(chē)間紡絲工藝組成。系統構架與工藝流程如圖1所示。

　　1. 原液車(chē)間

　　原液車(chē)間是以制膠工藝過(guò)程為主的生產(chǎn)車(chē)間，是整個(gè)制膠生產(chǎn)過(guò)程的核心組成部分。目前該車(chē)間的關(guān)鍵生產(chǎn)設備都是進(jìn)口的，包括黃化機2臺、一道KK濾機5臺、二道KK濾機3臺、脫泡桶1臺。該生產(chǎn)過(guò)程有較多密切相關(guān)的邏輯互聯(lián)關(guān)系，對自動(dòng)控制系統而言顯得較復雜。我們設置黃化工序設立主操作站一個(gè)，另外2個(gè)現場(chǎng)操作站分別設在浸壓粉和熟成工序，主操作站有權接管其他2個(gè)現場(chǎng)操作站、正常狀態(tài)3個(gè)操作站也可獨立運行。

　?。?）浸壓粉現場(chǎng)操作站涵蓋I/O：118點(diǎn)，其中AI：85、AO：11、DI：12、DO：10。

　?。?）黃化主操作站涵蓋I/O：418點(diǎn)，其中AI：67、AO：15、DI：198、DO：138。

　?。?）熟成現場(chǎng)操作站涵蓋I/O：200點(diǎn)，其中AI：40、AO：19、DI：112、DO：29。

　　2. 短絲車(chē)間

　　I/O變量：429，其中AI為81，AO為13，DI為136，DO為199。

　　短絲車(chē)間設紡絲、精煉操作站各一個(gè)，操作站根據生產(chǎn)工藝提出的要求進(jìn)行控制。每個(gè)操作站都配備中規?？删幊炭刂破鞲饕惶?。紡絲和精煉操作站所使用的控制系統應采用三級通信網(wǎng)絡(luò )并設人機接口，由上位機組成控制系統。遠程I/O網(wǎng)絡(luò )使控制系統與采樣系統和控制設備間通信更為密切，而預留的數據通道將擴展向中央控制室提供可靠的通信網(wǎng)絡(luò )。

　　紡絲現場(chǎng)操作站涵蓋：I/O：156點(diǎn)，其中AI：58、AO：5、DI：40、DO：53。

　　精煉現場(chǎng)操作站涵蓋：I/O：273點(diǎn)，其中AI：23、AO：8、DI：96、DO：146。

    三　控制系統功能及要求

　?。?）該系統在浸壓粉工序和熟成工序設立相對獨立的現場(chǎng)操作站，每個(gè)操作站負責各自的生產(chǎn)維護功能彼此相互獨立，互不影響。

　?。?）該系統在黃化工序設立總操作站，除了負責黃化工序的正常生產(chǎn)控制，還應具備控制浸壓粉工序和熟成工序的操作維護功能，并且對其相應的操作站有更高的優(yōu)先權。

　?。?）各操作站之間的設備通過(guò)標準的工業(yè)以太網(wǎng)連接，該網(wǎng)絡(luò )要進(jìn)行相應的冗余設計，以保證網(wǎng)絡(luò )運行的可靠性。

　?。?）該系統最上層要預留符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)管理操作接口，以備連接管理調度計算機，為今后實(shí)現全廠(chǎng)綜合管理自動(dòng)化作好準備。

　?。?）對重要關(guān)鍵部位的控制器、網(wǎng)絡(luò )、模塊、電源要進(jìn)行冗余配置，以保證各工序生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。

　?。?）該系統與防爆設備相連的接口要采用相應的防爆處理措施，達到所要求的防爆等級。

　?。?）該系統設計時(shí)要考慮到一定預留量，以備今后的擴容。

　?。?）該系統的總操作站要有開(kāi)發(fā)和運行軟件功能，其余各操作站要有相應的運行功能，該系統的軟件要采用性能價(jià)格比相對較高的軟件，保證整個(gè)系統的穩定可靠運行。

　?。?）組態(tài)實(shí)用程序應具備以下功能：過(guò)程變量的零點(diǎn)、量程及報警限設定;控制回路組態(tài);建立實(shí)時(shí)和歷史數據庫;建立顯示趨勢圖畫(huà)面;建立報表;程序編輯和編譯;組態(tài)下載;組態(tài)在線(xiàn)修改;過(guò)程變量監視;顯示和修改所有參數。

    四 系統配置

　　JX-300X DCS由一個(gè)多功能站、5個(gè)操作站、5個(gè)控制站和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )組成，系統結構如圖2。

　　多功能站既可作操作站使用也可作工程師站使用。工程師站內裝有相應的組態(tài)平臺和系統維護工具。操作站是操作人員完成生產(chǎn)過(guò)程監控管理任務(wù)平臺。多功能站和操作站的硬件組成完全一樣，包括工控PC機、CRT、鼠標、鍵盤(pán)、網(wǎng)卡、專(zhuān)用操作員鍵盤(pán)、操作臺等。

　　控制站完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控功能，由主控制卡、數據轉發(fā)卡、I/O卡件、供電單元等組成?？刂普镜母鞣N卡件均可冗余配置，為了增加系統的可靠性，我們對控制站的主控制卡、數據轉發(fā)卡進(jìn)行了冗余配置，控制回路的I/O卡件也采用冗余配置。

    五 工程組態(tài)

　　SUPCON JX-300X DCS的組態(tài)包括主機設置、控制站組態(tài)、操作站組態(tài)，三者必須按順序完成。工程組態(tài)還包括組態(tài)下載和運行維護。

　　1. 主機設置

　　它是對系統各主控制卡、操作站、工程師站在系統中的位置進(jìn)行組態(tài)，也就是每個(gè)站在過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )上的地址、每個(gè)控制站的運算周期、是否冗余等的組態(tài)。

　　2. 控制站組態(tài)

　　它是指對控制站硬件和控制方案的組態(tài)，圖3為控制站組態(tài)流程。

　　在進(jìn)行控制站組態(tài)時(shí)須注意事項：

　?。?）首先進(jìn)行I/O組態(tài)，包括數據轉發(fā)卡、I/O卡件、信號點(diǎn)、信號點(diǎn)參數設置的組態(tài)，組態(tài)時(shí)要按圖3中箭頭所示順序進(jìn)行;

　?。?）在進(jìn)行自定義控制方案組態(tài)時(shí)，最好先完成I/O組態(tài)、自定義變量定義，然后在SCKey組態(tài)軟件中啟動(dòng)SCX編程語(yǔ)言編程（不要單獨啟動(dòng)SCX編程語(yǔ)言），這樣SCX編程語(yǔ)言能直接引用已經(jīng)組態(tài)的信號點(diǎn)位號，減少輸入和編譯錯誤;

　?。?）自定義控制方案程序編譯通過(guò)后，必須在自定義回路中登錄，登錄的自定義回路號要和程序中的引用號相同;

　?。?）各種卡件的組態(tài)地址要和硬件地址相同;

　?。?）在進(jìn)行熱電阻信號點(diǎn)參數設置組態(tài)時(shí)，必須指明量程范圍;

　?。?）在進(jìn)行信號點(diǎn)參數設置組態(tài)時(shí)，信號點(diǎn)的報警使能狀態(tài)要組為使能（也就是選中報警）狀態(tài)，這樣，在監控軟件運行時(shí)，既可使該點(diǎn)有報警，也可禁止該點(diǎn)報警，否則在運行時(shí)就不能使該點(diǎn)具有報警功能，如要更改，必須重新組態(tài)、編譯、下載;

　?。?）在進(jìn)行信號點(diǎn)參數設置組態(tài)時(shí)，報警值要根據工藝要求組態(tài)，如留到監控軟件運行時(shí)更改，當重新下載軟件時(shí)，報警值就會(huì )變?yōu)樵M態(tài)值，影響安全運行;

　?。?）報警級別并不是各種報警的優(yōu)先權，而是為了方便不同的操作小組查看相應級別的報警。

　　3. 操作站組態(tài)

　　它是面向操作人員的計算機操作平臺的定義，主要包括操作小組設置、標準畫(huà)面組態(tài)（總貌畫(huà)面、趨勢曲線(xiàn)、控制分組、數據一覽）、流程圖、報表、自定義鍵、語(yǔ)音報警等6部分。操作站組態(tài)要注意以下事項：

　?。?）在進(jìn)行操作站組態(tài)時(shí)，必須先進(jìn)行操作小組設置，一個(gè)系統最多可組16個(gè)操作小組，每個(gè)操作小組可有不同的操作畫(huà)面;

　?。?）流程圖組態(tài)軟件、報表制作軟件最好在組態(tài)軟件SCKey下啟動(dòng);

　?。?）在繪制流程圖時(shí)，動(dòng)態(tài)對象（數值、圖形）可以和非動(dòng)態(tài)對象、其他動(dòng)態(tài)對象重疊，當動(dòng)態(tài)對象和非動(dòng)態(tài)對象重疊時(shí)，動(dòng)態(tài)對象要置于圖形的最上層，一個(gè)動(dòng)態(tài)對象不能和其他任何對象組合成組合對象，否則監控軟件運行時(shí)沒(méi)有動(dòng)態(tài)效果，動(dòng)態(tài)對象不能進(jìn)行剪切、粘貼，但可以在同一張流程圖上復制;

　?。?）趨勢（歷史）數據在操作站計算機硬盤(pán)上記錄的時(shí)間由趨勢畫(huà)面組態(tài)的存儲點(diǎn)數和存儲間隔決定。每張趨勢畫(huà)面的存儲點(diǎn)數可在1920～2592000點(diǎn)間選擇，存儲間隔可在1～3600s間任選，存儲點(diǎn)數乘以存儲間隔就是趨勢數據記錄的時(shí)間（s），如一張趨勢畫(huà)面組態(tài)的存儲點(diǎn)數為1920點(diǎn)，存儲間隔為1s，則可記錄1920s（32min）的趨勢數據，如存儲間隔改為60s，則可記錄1920min（32h）的趨勢數據;

　?。?）每張趨勢畫(huà)面顯示的最大時(shí)間范圍為“960＊存儲間隔”，如存儲間隔為1s，則最大顯示時(shí)間為960s（16min）;如存儲間隔為60s，則最大顯示時(shí)間為960min（16h）;

　?。?）在趨勢畫(huà)面組態(tài)時(shí)，如組態(tài)的存儲間隔較長(cháng)，觀(guān)察到的趨勢可能會(huì )和實(shí)際不一樣，特別是對變化較快的參數，因此對同一組參數，建議組兩張趨勢畫(huà)面，一張時(shí)間間隔為1s，一張時(shí)間間隔為60s，前者比較真實(shí)地反映參數的變化情況，后者便于觀(guān)察操作是否平穩，便于生產(chǎn)管理;

　?。?）趨勢畫(huà)面中不能包含模擬輸出點(diǎn)，如想查看模擬輸出點(diǎn)的趨勢，可用參數：控制回路位號.MV。注意：模擬輸出點(diǎn)也不能操作，要想操作，必須建一個(gè)控制回路和其相連。

　　4. 組態(tài)下載

　　組態(tài)下載用于將上位機上的組態(tài)內容編譯后下載到控制站。在修改與控制站有關(guān)的組態(tài)信息（主控制卡配置、I/O卡件配置、信號點(diǎn)組態(tài)、常規控制方案組態(tài)、SCX語(yǔ)言組態(tài)等）后，需要重新下載組態(tài)信息;如果修改操作站組態(tài)信息（標準畫(huà)面組態(tài)、流程圖組態(tài)、報表組態(tài)等）則不需要下載組態(tài)信息。

　　在組態(tài)下載畫(huà)面上有將要下載的組態(tài)文件信息和已經(jīng)下載（控制站正運行）的文件信息，兩者都包括文件名、編譯日期及時(shí)間、文件大小、特征字。如果組態(tài)編譯后兩者的特征字相同，就可以不進(jìn)行組態(tài)下載;如果組態(tài)編譯后兩者的特征字不同，就必須進(jìn)行組態(tài)下載。在監控軟件運行時(shí)，如果指示操作站和控制站運行軟件是否一致的指示燈閃爍，也必須進(jìn)入組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)下載。

　　組態(tài)下載有全部下載和部分下載兩種方式。全部下載將組態(tài)的所有內容下載到控制站;部分下載可以選擇下載總體組態(tài)、AI、AO、常規控制回路信息，SCX語(yǔ)言程序、梯形圖程序或折線(xiàn)表定義。其中AI、AO、常規控制回路信息還可以選擇部分回路下載，此時(shí)必須指定想要下載的回路號，常規控制回路的回路號就是組態(tài)登記的回路號;AI的回路號就是所有已經(jīng)組態(tài)的AI點(diǎn)按硬件地址排列的順序號;如某控制站的1號和2號機籠均組態(tài)有一塊4回路AI卡件，1號機籠內組態(tài)了4個(gè)AI點(diǎn)，2號機籠的卡件上組態(tài)了3個(gè)AI點(diǎn)，分別在卡件的1、2、4通道，則2號機籠AI卡件第4通道對應的AI點(diǎn)的回路號就是7。同樣， AO的回路號就是所有已經(jīng)組態(tài)的AO點(diǎn)按硬件地址排列的順序號。

　　由于JX-300X DCS的內部軟件地址采用上述方法確定，所以位號一旦組態(tài)，就不能刪除（除非所刪位號位于最后），硬件上空的點(diǎn)也不能插入組態(tài)新點(diǎn)（如上例中2號機籠中AI卡件的第3通道就不能組態(tài)使用），否則后面所有位號的軟件地址都會(huì )移位，造成系統混亂。因此在組態(tài)時(shí)，特別是需要在線(xiàn)修改時(shí)還要注意以下事項：

　?。?）最好I/O卡件的所有通道都要組態(tài)，無(wú)實(shí)際位號的用假位號代替，作為備用，這樣才能發(fā)揮硬件富余量的作用，將來(lái)如要用某一點(diǎn)，更改位號名并重新設置即可;

　?。?）不要刪除已經(jīng)組態(tài)的位號（除非所刪位號位于最后），不用的位號可以保留作為備用;

　?。?）如要增加位號，只能在所空硬件的最后增加，不可在中間插入，也就是說(shuō)空的硬件點(diǎn)如沒(méi)有預先組態(tài)，就不能再使用，從而造成浪費;

　?。?）增加自定義變量時(shí)，應在所有已定義的自定義變量的最后增加;

　?。?）自定義控制方案程序中應盡量不用臨時(shí)變量（全局變量和局部變量），而使用自定義變量;

　?。?）自定義控制方案程序中的臨時(shí)變量也要在已有臨時(shí)變量的最后增加。

　　如果進(jìn)行了組態(tài)下載，就必須從工程師站向各操作站進(jìn)行組態(tài)傳送。否則，指示操作站和控制站運行軟件是否一致的指示燈就會(huì )閃爍。

　　5. 運行維護

　　4路電流輸入卡SP313的每一路均可接收0～10mA或4～20mA信號，既可向變送器供電也可以不供電，這4路信號分為兩組，其中1、2通道為一組，3、4通道為一組，兩組間的信號互相隔離，并且與控制站的電源隔離，但同一組內的兩個(gè)信號采用同一個(gè)隔離電源供電，實(shí)際應用中如需點(diǎn)點(diǎn)隔離，SP313卡就只能接受兩路信號，并且這兩路信號要分別接入不同組的兩個(gè)通道上。在對同一組的兩個(gè)現場(chǎng)變送器進(jìn)行維護時(shí)，要特別注意一個(gè)回路對另一個(gè)回路的影響，因為如果其中一個(gè)回路短路或因變送器故障輸出電流大于30mA（向外供電時(shí)的短路保護電流），SP313卡就會(huì )自動(dòng)保護，造成兩個(gè)回路都無(wú)輸入。因此建議如需拆接變送器的端子接線(xiàn)，最好在室內接線(xiàn)端子處先斷開(kāi)回路，以免造成短路。

　　另外，如果同一組的兩個(gè)現場(chǎng)變送器全是智能變送器，那么手持通信器就不能和智能變送器通信，要想實(shí)現兩者間的通信，就必須斷開(kāi)一個(gè)回路。

　　開(kāi)關(guān)量輸入卡SP363X接收無(wú)源觸點(diǎn)信號或開(kāi)關(guān)量輸出卡SP362X輸出無(wú)源晶體管觸點(diǎn)信號，通過(guò)卡件上的跳線(xiàn)可以選擇是7路或是8路輸入，當選擇7路輸入時(shí)，一塊卡件上的7個(gè)回路公用一根地線(xiàn);當選擇8路輸入時(shí)，同一機籠中的所有SP363X或SP362X卡件的所有回路公用一根地線(xiàn)。因此，為了減少公用地線(xiàn)引起的風(fēng)險，應將SP363X或SP362X卡件設置為7路輸入，維修時(shí)不要隨意動(dòng)這根地線(xiàn)。

　　否則，如果公用地線(xiàn)斷路可能會(huì )造成使用同一公用地線(xiàn)的所有SP363X或SP362X卡件相繼燒毀。

　　JX-300X DCS提供的故障診斷畫(huà)面比較全面地顯示了控制站軟、硬件的運行情況，一旦自檢到操作站和控制站通信、主控制卡、數據轉發(fā)卡、I/O卡件故障，故障診斷畫(huà)面就會(huì )有相應的顯示，并進(jìn)行聲音報警。

　　對于系統本身的各種故障，操作或DCS維護人員可根據操作畫(huà)面綜合信息欄內的系統報警指示燈狀態(tài)進(jìn)行判斷。該指示燈正常時(shí)為綠色，一旦注意到該指示燈以紅色閃爍就可以利用故障診斷畫(huà)面進(jìn)行故障分析和排除。

    六 結束語(yǔ)

　　該工程采用JX-300X DCS是國內首次在粘膠行業(yè)成功應用的中大型控制系統，具有較高的推廣價(jià)值。JX-300X DCS組態(tài)工作簡(jiǎn)單明了，軟件功能豐富，能方便地實(shí)現一些復雜的控制方案。該系統自投用以來(lái)，運行效果良好，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強度，控制效果平穩，故障率很低。