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，具有近40年生產歷史，屬于化工類流程性生產企業。目前具備年產粘膠短、長絲各一萬噸的生產能力。為加快企業發展、增強競爭能力，提升生產力及產品質量，南化公司目前實施的《制膠降耗環保技改工程》中，其主要的生產設備為引進設備，該工程設計生產力為年產兩萬噸粘膠短纖制品，其他設備為國內配套設備。為提高自動化水平，增強儀表控制系統的可靠性，我們在設計時考慮到該系統的繁雜性、邏輯關系嚴謹、順序控制多的特點，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、高速網絡通信技術、可靠成熟的先進控制算法，使其兼具了高速可靠的數據輸入輸出運算、過程控制和PLC聯鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛應用，特別是其性能價格比優于同等規模的常規儀表系統，成了此項工程自動控制系統首選的產品。

二 工藝流程簡介

　　本工程是以化纖制膠工藝過程為控制對象的自動控制系統。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程為主的生產車間，是整個制膠生產過程的核心組成部分。目前該車間的關鍵生產設備都是進口的，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。該生產過程有較多密切相關的邏輯互聯關系，對自動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，另外2個現場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個現場操作站、正常狀態3個操作站也可獨立運行。

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

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

　　（3）熟成現場操作站涵蓋I/O：200點，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。

　　短絲車間設紡絲、精煉操作站各一個，操作站根據生產工藝提出的要求進行控制。每個操作站都配備中規模可編程控制器各一套。紡絲和精煉操作站所使用的控制系統應采用三級通信網絡并設人機接口，由上位機組成控制系統。遠程I/O網絡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絡。

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

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

三　控制系統功能及要求

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

　　（2）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先權。

　　（3）各操作站之間的設備通過標準的工業以太網連接，該網絡要進行相應的冗余設計，以保證網絡運行的可靠性。

　　（4）該系統最上層要預留符合TCP/IP協議的以太網管理操作接口，以備連接管理調度計算機，為今后實現全廠綜合管理自動化作好準備。

　　（5）對重要關鍵部位的控制器、網絡、模塊、電源要進行冗余配置，以保證各工序生產過程的可靠性。

　　（6）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。

　　（7）該系統設計時要考慮到一定預留量，以備今后的擴容。

　　（8）該系統的總操作站要有開發和運行軟件功能，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格比相對較高的軟件，保證整個系統的穩定可靠運行。

　　（9）組態實用程序應具備以下功能：過程變量的零點、量程及報警限設定;控制回路組態;建立實時和歷史數據庫;建立顯示趨勢圖畫面;建立報表;程序編輯和編譯;組態下載;組態在線修改;過程變量監視;顯示和修改所有參數。

四 系統配置

　　JX-300X DCS由一個多功能站、5個操作站、5個控制站和過程控制網絡組成。

　　多功能站既可作操作站使用也可作工程師站使用。工程師站內裝有相應的組態平臺和系統維護工具。操作站是操作人員完成生產過程監控管理任務平臺。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、網卡、專用操作員鍵盤、操作臺等。

　　控制站完成整個工業過程的實時監控功能，由主控制卡、數據轉發卡、I/O卡件、供電單元等組成。控制站的各種卡件均可冗余配置，為了增加系統的可靠性，我們對控制站的主控制卡、數據轉發卡進行了冗余配置，控制回路的I/O卡件也采用冗余配置。

五 工程組態

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

　　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行組態，也就是每個站在過程控制網絡上的地址、每個控制站的運算周期、是否冗余等的組態。

　　2. 控制站組態

　　它是指對控制站硬件和控制方案的組態。

　　在進行控制站組態時須注意事項：

　　（1）首先進行I/O組態，包括數據轉發卡、I/O卡件、信號點、信號點參數設置的組態，組態時要按順序進行;

　　（2）在進行自定義控制方案組態時，最好先完成I/O組態、自定義變量定義，然后在SCKey組態軟件中啟動SCX編程語言編程（不要單獨啟動SCX編程語言），這樣SCX編程語言能直接引用已經組態的信號點位號，減少輸入和編譯錯誤;

　　（3）自定義控制方案程序編譯通過后，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;

　　（4）各種卡件的組態地址要和硬件地址相同;

　　（5）在進行熱電阻信號點參數設置組態時，必須指明量程范圍;

　　（6）在進行信號點參數設置組態時，信號點的報警使能狀態要組為使能（也就是選中報警）狀態，這樣，在監控軟件運行時，既可使該點有報警，也可禁止該點報警，否則在運行時就不能使該點具有報警功能，如要更改，必須重新組態、編譯、下載;

　　（7）在進行信號點參數設置組態時，報警值要根據工藝要求組態，如留到監控軟件運行時更改，當重新下載軟件時，報警值就會變為原組態值，影響安全運行;

　　（8）報警級別并不是各種報警的優先權，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

　　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、標準畫面組態（總貌畫面、趨勢曲線、控制分組、數據一覽）、流程圖、報表、自定義鍵、語音報警等6部分。操作站組態要注意以下事項：

　　（1）在進行操作站組態時，必須先進行操作小組設置，一個系統最多可組16個操作小組，每個操作小組可有不同的操作畫面;

　　（2）流程圖組態軟件、報表制作軟件最好在組態軟件SCKey下啟動;

　　（3）在繪制流程圖時，動態對象（數值、圖形）可以和非動態對象、其他動態對象重疊，當動態對象和非動態對象重疊時，動態對象要置于圖形的最上層，一個動態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沒有動態效果，動態對象不能進行剪切、粘貼，但可以在同一張流程圖上復制;

　　（4）趨勢（歷史）數據在操作站計算機硬盤上記錄的時間由趨勢畫面組態的存儲點數和存儲間隔決定。每張趨勢畫面的存儲點數可在1920～2592000點間選擇，存儲間隔可在1～3600s間任選，存儲點數乘以存儲間隔就是趨勢數據記錄的時間（s），如一張趨勢畫面組態的存儲點數為1920點，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;

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

　　（6）在趨勢畫面組態時，如組態的存儲間隔較長，觀察到的趨勢可能會和實際不一樣，特別是對變化較快的參數，因此對同一組參數，建議組兩張趨勢畫面，一張時間間隔為1s，一張時間間隔為60s，前者比較真實地反映參數的變化情況，后者便于觀察操作是否平穩，便于生產管理;

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

　　4. 組態下載

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

　　在組態下載畫面上有將要下載的組態文件信息和已經下載（控制站正運行）的文件信息，兩者都包括文件名、編譯日期及時間、文件大小、特征字。如果組態編譯后兩者的特征字相同，就可以不進行組態下載;如果組態編譯后兩者的特征字不同，就必須進行組態下載。在監控軟件運行時，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，也必須進入組態軟件進行組態下載。

　　組態下載有全部下載和部分下載兩種方式。全部下載將組態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、AI、AO、常規控制回路信息，SCX語言程序、梯形圖程序或折線表定義。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登記的回路號;AI的回路號就是所有已經組態的AI點按硬件地址排列的順序號;如某控制站的1號和2號機籠均組態有一塊4回路AI卡件，1號機籠內組態了4個AI點，2號機籠的卡件上組態了3個AI點，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點的回路號就是7。同樣， AO的回路號就是所有已經組態的AO點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，就不能刪除（除非所刪位號位于最后），硬件上空的點也不能插入組態新點（如上例中2號機籠中AI卡件的第3通道就不能組態使用），否則后面所有位號的軟件地址都會移位，造成系統混亂。因此在組態時，特別是需要在線修改時還要注意以下事項：

　　（1）最好I/O卡件的所有通道都要組態，無實際位號的用假位號代替，作為備用，這樣才能發揮硬件富余量的作用，將來如要用某一點，更改位號名并重新設置即可;

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

　　（3）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，也就是說空的硬件點如沒有預先組態，就不能再使用，從而造成浪費;

　　（4）增加自定義變量時，應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盡量不用臨時變量（全局變量和局部變量），而使用自定義變量;

　　（6）自定義控制方案程序中的臨時變量也要在已有臨時變量的最后增加。

　　如果進行了組態下載，就必須從工程師站向各操作站進行組態傳送。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，但同一組內的兩個信號采用同一個隔離電源供電，實際應用中如需點點隔離，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通道上。在對同一組的兩個現場變送器進行維護時，要特別注意一個回路對另一個回路的影響，因為如果其中一個回路短路或因變送器故障輸出電流大于30mA（向外供電時的短路保護電流），SP313卡就會自動保護，造成兩個回路都無輸入。因此建議如需拆接變送器的端子接線，最好在室內接線端子處先斷開回路，以免造成短路。

　　另外，如果同一組的兩個現場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，要想實現兩者間的通信，就必須斷開一個回路。

　　開關量輸入卡SP363X接收無源觸點信號或開關量輸出卡SP362X輸出無源晶體管觸點信號，通過卡件上的跳線可以選擇是7路或是8路輸入，當選擇7路輸入時，一塊卡件上的7個回路公用一根地線;當選擇8路輸入時，同一機籠中的所有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險，應將SP363X或SP362X卡件設置為7路輸入，維修時不要隨意動這根地線。

　　否則，如果公用地線斷路可能會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、數據轉發卡、I/O卡件故障，故障診斷畫面就會有相應的顯示，并進行聲音報警。

　　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面綜合信息欄內的系統報警指示燈狀態進行判斷。該指示燈正常時為綠色，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行故障分析和排除。

六 結束語

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