一 前言
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，屬于化工類流程性生產(chǎn)企業(yè)。目前具備年產(chǎn)粘膠短、長(zhǎng)絲各一萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。為加快企業(yè)發(fā)展、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)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(shè)備為引進(jìn)設(shè)備，該工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)力為年產(chǎn)兩萬(wàn)噸粘膠短纖制品，其他設(shè)備為國(guó)內(nèi)配套設(shè)備。為提高自動(dòng)化水平，增強(qiáng)儀表控制系統(tǒng)的可靠性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)考慮到該系統(tǒng)的繁雜性、邏輯關(guān)系嚴(yán)謹(jǐn)、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(hào)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(shù)據(jù)輸入輸出運(yùn)算、過(guò)程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛應(yīng)用，特別是其性能價(jià)格比優(yōu)于同等規(guī)模的常規(guī)儀表系統(tǒng)，成了此項(xiàng)工程自動(dòng)控制系統(tǒng)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(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。工藝流程由原液車間制膠工藝和短絲車間紡絲工藝組成。
1. 原液車間
原液車間是以制膠工藝過(guò)程為主的生產(chǎn)車間，是整個(gè)制膠生產(chǎn)過(guò)程的核心組成部分。目前該車間的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備都是進(jìn)口的，包括黃化機(jī)2臺(tái)、一道KK濾機(jī)5臺(tái)、二道KK濾機(jī)3臺(tái)、脫泡桶1臺(tái)。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(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)而言顯得較復(fù)雜。我們?cè)O(shè)置黃化工序設(shè)立主操作站一個(gè)，另外2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作站分別設(shè)在浸壓粉和熟成工序，主操作站有權(quán)接管其他2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作站、正常狀態(tài)3個(gè)操作站也可獨(dú)立運(yùn)行。
（1）浸壓粉現(xiàn)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。
（3）熟成現(xiàn)場(chǎng)操作站涵蓋I/O：200點(diǎn)，其中AI：40、AO：19、DI：112、DO：29。
2. 短絲車間
I/O變量：429，其中AI為81，AO為13，DI為136，DO為199。
短絲車間設(shè)紡絲、精煉操作站各一個(gè)，操作站根據(jù)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(guī)?？删幊炭刂破鞲饕惶?。紡絲和精煉操作站所使用的控制系統(tǒng)應(yīng)采用三級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)并設(shè)人機(jī)接口，由上位機(jī)組成控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)使控制系統(tǒng)與采樣系統(tǒng)和控制設(shè)備間通信更為密切，而預(yù)留的數(shù)據(jù)通道將擴(kuò)展向中央控制室提供可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。
紡絲現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)功能及要求
?。?）該系統(tǒng)在浸壓粉工序和熟成工序設(shè)立相對(duì)獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)操作站，每個(gè)操作站負(fù)責(zé)各自的生產(chǎn)維護(hù)功能彼此相互獨(dú)立，互不影響。
?。?）該系統(tǒng)在黃化工序設(shè)立總操作站，除了負(fù)責(zé)黃化工序的正常生產(chǎn)控制，還應(yīng)具備控制浸壓粉工序和熟成工序的操作維護(hù)功能，并且對(duì)其相應(yīng)的操作站有更高的優(yōu)先權(quán)。
?。?）各操作站之間的設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)連接，該網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行相應(yīng)的冗余設(shè)計(jì)，以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。
?。?）該系統(tǒng)最上層要預(yù)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(diào)度計(jì)算機(jī)，為今后實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理自動(dòng)化作好準(zhǔn)備。
?。?）對(duì)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(tǒng)與防爆設(shè)備相連的接口要采用相應(yīng)的防爆處理措施，達(dá)到所要求的防爆等級(jí)。
?。?）該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到一定預(yù)留量，以備今后的擴(kuò)容。
（8）該系統(tǒng)的總操作站要有開發(fā)和運(yùn)行軟件功能，其余各操作站要有相應(yīng)的運(yùn)行功能，該系統(tǒng)的軟件要采用性能價(jià)格比相對(duì)較高的軟件，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
（9）組態(tài)實(shí)用程序應(yīng)具備以下功能：過(guò)程變量的零點(diǎn)、量程及報(bào)警限設(shè)定;控制回路組態(tài);建立實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù);建立顯示趨勢(shì)圖畫面;建立報(bào)表;程序編輯和編譯;組態(tài)下載;組態(tài)在線修改;過(guò)程變量監(jiān)視;顯示和修改所有參數(shù)。
四 系統(tǒng)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。
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(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具。操作站是操作人員完成生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)平臺(tái)。多功能站和操作站的硬件組成完全一樣，包括工控PC機(jī)、CRT、鼠標(biāo)、鍵盤、網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤、操作臺(tái)等。
控制站完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)的可靠性，我們對(duì)控制站的主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(jī)設(shè)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(yùn)行維護(hù)。
1. 主機(jī)設(shè)置
它是對(duì)系統(tǒng)各主控制卡、操作站、工程師站在系統(tǒng)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(yùn)算周期、是否冗余等的組態(tài)。
2. 控制站組態(tài)
它是指對(duì)控制站硬件和控制方案的組態(tài)。
在進(jìn)行控制站組態(tài)時(shí)須注意事項(xiàng)：
?。?）首先進(jìn)行I/O組態(tài)，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件、信號(hào)點(diǎn)、信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置的組態(tài)，組態(tài)時(shí)要按順序進(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(dú)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(hào)點(diǎn)位號(hào)，減少輸入和編譯錯(cuò)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(hào)要和程序中的引用號(hào)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(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí)，必須指明量程范圍;
?。?）在進(jìn)行信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí)，信號(hào)點(diǎn)的報(bào)警使能狀態(tài)要組為使能（也就是選中報(bào)警）狀態(tài)，這樣，在監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)，既可使該點(diǎn)有報(bào)警，也可禁止該點(diǎn)報(bào)警，否則在運(yùn)行時(shí)就不能使該點(diǎn)具有報(bào)警功能，如要更改，必須重新組態(tài)、編譯、下載;
?。?）在進(jìn)行信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí)，報(bào)警值要根據(jù)工藝要求組態(tài)，如留到監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)更改，當(dāng)重新下載軟件時(shí)，報(bào)警值就會(huì)變?yōu)樵M態(tài)值，影響安全運(yùn)行;
?。?）報(bào)警級(jí)別并不是各種報(bào)警的優(yōu)先權(quán)，而是為了方便不同的操作小組查看相應(yīng)級(jí)別的報(bào)警。
3. 操作站組態(tài)
它是面向操作人員的計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)的定義，主要包括操作小組設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)（總貌畫面、趨勢(shì)曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽）、流程圖、報(bào)表、自定義鍵、語(yǔ)音報(bào)警等6部分。操作站組態(tài)要注意以下事項(xiàng)：
?。?）在進(jìn)行操作站組態(tài)時(shí)，必須先進(jìn)行操作小組設(shè)置，一個(gè)系統(tǒng)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面;
?。?）流程圖組態(tài)軟件、報(bào)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(duì)象（數(shù)值、圖形）可以和非動(dòng)態(tài)對(duì)象、其他動(dòng)態(tài)對(duì)象重疊，當(dāng)動(dòng)態(tài)對(duì)象和非動(dòng)態(tài)對(duì)象重疊時(shí)，動(dòng)態(tài)對(duì)象要置于圖形的最上層，一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象不能和其他任何對(duì)象組合成組合對(duì)象，否則監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)沒有動(dòng)態(tài)效果，動(dòng)態(tài)對(duì)象不能進(jìn)行剪切、粘貼，但可以在同一張流程圖上復(fù)制;
?。?）趨勢(shì)（歷史）數(shù)據(jù)在操作站計(jì)算機(jī)硬盤上記錄的時(shí)間由趨勢(shì)畫面組態(tài)的存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)間隔決定。每張趨勢(shì)畫面的存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)可在1920～2592000點(diǎn)間選擇，存儲(chǔ)間隔可在1～3600s間任選，存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)乘以存儲(chǔ)間隔就是趨勢(shì)數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間（s），如一張趨勢(shì)畫面組態(tài)的存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)為1920點(diǎn)，存儲(chǔ)間隔為1s，則可記錄1920s（32min）的趨勢(shì)數(shù)據(jù)，如存儲(chǔ)間隔改為60s，則可記錄1920min（32h）的趨勢(shì)數(shù)據(jù);
?。?）每張趨勢(shì)畫面顯示的最大時(shí)間范圍為“960＊存儲(chǔ)間隔”，如存儲(chǔ)間隔為1s，則最大顯示時(shí)間為960s（16min）;如存儲(chǔ)間隔為60s，則最大顯示時(shí)間為960min（16h）;
?。?）在趨勢(shì)畫面組態(tài)時(shí)，如組態(tài)的存儲(chǔ)間隔較長(zhǎng)，觀察到的趨勢(shì)可能會(huì)和實(shí)際不一樣，特別是對(duì)變化較快的參數(shù)，因此對(duì)同一組參數(shù)，建議組兩張趨勢(shì)畫面，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(shù)的變化情況，后者便于觀察操作是否平穩(wěn)，便于生產(chǎn)管理;
?。?）趨勢(shì)畫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(shì)，可用參數(shù)：控制回路位號(hào).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(jī)上的組態(tài)內(nèi)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(hào)點(diǎn)組態(tài)、常規(guī)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(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)、流程圖組態(tài)、報(bào)表組態(tài)等）則不需要下載組態(tài)信息。
在組態(tài)下載畫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(yùn)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(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)，如果指示操作站和控制站運(yùn)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(nèi)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(guī)控制回路信息，SCX語(yǔ)言程序、梯形圖程序或折線表定義。其中AI、AO、常規(guī)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(hào)，常規(guī)控制回路的回路號(hào)就是組態(tài)登記的回路號(hào);AI的回路號(hào)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(hào);如某控制站的1號(hào)和2號(hào)機(jī)籠均組態(tài)有一塊4回路AI卡件，1號(hào)機(jī)籠內(nèi)組態(tài)了4個(gè)AI點(diǎn)，2號(hào)機(jī)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(hào)機(jī)籠AI卡件第4通道對(duì)應(yīng)的AI點(diǎn)的回路號(hào)就是7。同樣， AO的回路號(hào)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(hào)。
由于JX-300X DCS的內(nèi)部軟件地址采用上述方法確定，所以位號(hào)一旦組態(tài)，就不能刪除（除非所刪位號(hào)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(hào)機(jī)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(hào)的軟件地址都會(huì)移位，造成系統(tǒng)混亂。因此在組態(tài)時(shí)，特別是需要在線修改時(shí)還要注意以下事項(xiàng)：
?。?）最好I/O卡件的所有通道都要組態(tài)，無(wú)實(shí)際位號(hào)的用假位號(hào)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(hào)名并重新設(shè)置即可;
?。?）不要?jiǎng)h除已經(jīng)組態(tài)的位號(hào)（除非所刪位號(hào)位于最后），不用的位號(hào)可以保留作為備用;
?。?）如要增加位號(hào)，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)如沒有預(yù)先組態(tài)，就不能再使用，從而造成浪費(fèi);
?。?）增加自定義變量時(shí)，應(yīng)在所有已定義的自定義變量的最后增加;
（5）自定義控制方案程序中應(yīng)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(yùn)行軟件是否一致的指示燈就會(huì)閃爍。
5. 運(yùn)行維護(hù)
4路電流輸入卡SP313的每一路均可接收0～10mA或4～20mA信號(hào)，既可向變送器供電也可以不供電，這4路信號(hào)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(hào)互相隔離，并且與控制站的電源隔離，但同一組內(nèi)的兩個(gè)信號(hào)采用同一個(gè)隔離電源供電，實(shí)際應(yīng)用中如需點(diǎn)點(diǎn)隔離，SP313卡就只能接受兩路信號(hào)，并且這兩路信號(hào)要分別接入不同組的兩個(gè)通道上。在對(duì)同一組的兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要特別注意一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)回路的影響，因?yàn)槿绻渲幸粋€(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(hù)電流），SP313卡就會(huì)自動(dòng)保護(hù)，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，最好在室內(nèi)接線端子處先斷開回路，以免造成短路。
另外，如果同一組的兩個(gè)現(xiàn)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(xiàn)兩者間的通信，就必須斷開一個(gè)回路。
開關(guān)量輸入卡SP363X接收無(wú)源觸點(diǎn)信號(hào)或開關(guān)量輸出卡SP362X輸出無(wú)源晶體管觸點(diǎn)信號(hào)，通過(guò)卡件上的跳線可以選擇是7路或是8路輸入，當(dāng)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;當(dāng)選擇8路輸入時(shí)，同一機(jī)籠中的所有SP363X或SP362X卡件的所有回路公用一根地線。因此，為了減少公用地線引起的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)將SP363X或SP362X卡件設(shè)置為7路輸入，維修時(shí)不要隨意動(dòng)這根地線。
否則，如果公用地線斷路可能會(huì)造成使用同一公用地線的所有SP363X或SP362X卡件相繼燒毀。
JX-300X DCS提供的故障診斷畫面比較全面地顯示了控制站軟、硬件的運(yùn)行情況，一旦自檢到操作站和控制站通信、主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件故障，故障診斷畫面就會(huì)有相應(yīng)的顯示，并進(jìn)行聲音報(bào)警。
對(duì)于系統(tǒng)本身的各種故障，操作或DCS維護(hù)人員可根據(jù)操作畫面綜合信息欄內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)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面進(jìn)行故障分析和排除。
六 結(jié)束語(yǔ)
該工程采用JX-300X DCS是國(guó)內(nèi)首次在粘膠行業(yè)成功應(yīng)用的中大型控制系統(tǒng)，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(xiàn)一些復(fù)雜的控制方案。該系統(tǒng)自投用以來(lái)，運(yùn)行效果良好，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，控制效果平穩(wěn)，故障率很低。
