一 引言 　　 燕山石化公司合成橡膠凝聚裝置的儀表控制系統(tǒng)原由常規(guī)儀表構(gòu)成，且全是其他裝置更換下來的舊表，故障率較高。為了提高自動化水平，增強儀表控制系統(tǒng)的可靠性，我們對其進(jìn)行了改造，淘汰了控制室內(nèi)的所有常規(guī)儀表，改用DCS。 　　 浙大中控公司的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(shù)據(jù)輸入輸出運算、過程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是其性能價格比優(yōu)于同等規(guī)模的常規(guī)儀表系統(tǒng)，成了我們儀表改造首選的產(chǎn)品。 　　 二 工藝流程簡介 　　 凝聚裝置采用水蒸氣蒸餾、濕法脫氣的原理，脫去膠液中的溶劑油。現(xiàn)有兩條生產(chǎn)線，每條線包括膠罐系統(tǒng)、凝聚釜系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)。每條生產(chǎn)線有4個膠罐，根據(jù)膠液熔融指數(shù)的不同，不同膠罐中的膠液按相應(yīng)的比例混配，保證膠液熔融指數(shù)合格。合格的膠液送至凝聚釜，根據(jù)水蒸氣蒸餾、濕法脫氣的原理，采用等壓不等溫的雙釜水析凝聚技術(shù)，把溶劑油和膠分離。凝聚釜分離出來的溶劑油尾氣由尾氣回收系統(tǒng)回收再利用。 　　 三 DCS配置 　　 JX-300X DCS由一個多功能站、一個操作站、一個控制站和過程控制網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。 　　 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)平臺和系統(tǒng)維護(hù)工具。操作站是操作人員完成生產(chǎn)過程監(jiān)控管理任務(wù)的平臺。 　　 多功能站和操作站的硬件組成是完全一樣的，包括工控PC機、CRT、鼠標(biāo)、鍵盤、網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤、操作臺等。 　　 控制站完成整個工業(yè)過程的實時監(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。控制站的各種卡件均可冗余配置，為了增加系統(tǒng)的可靠性，我們對控制站的主控制卡、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。表1列出了控制站的硬件，表2為系統(tǒng)的I/O信號及卡件配備表。 　　 四 特殊功能的實現(xiàn) 　　 1. 膠液流量的控制 　　 膠液自膠罐經(jīng)膠液泵輸送到1號凝聚釜，其帶控制點流程如圖2。 　　 根據(jù)工藝情況和生產(chǎn)量的大小，有時運行一臺膠液泵（A泵或B泵）；有時運行兩臺泵（A泵和B泵）；有時兩臺泵都不運行，而使用另一條生產(chǎn)線的膠液泵。 　　 這種控制方案用DCS提供的常規(guī)控制方案無法實現(xiàn)，為此，使用圖3所示的自定義控制方案。 　　 圖3中，AI為DCS的模擬輸入點，AO1、AO2為DCS的模擬輸出點，F(xiàn)IC為自定義回路，其算法由SCX編程語言提供的PID算法函數(shù)實現(xiàn)，SELA、SELB為兩個一字節(jié)自定義變量，當(dāng)SELA、SELB的值為ON時，相對應(yīng)的AO1、AO2和FIC接通，相對應(yīng)的變頻調(diào)速泵就受流量控制。當(dāng)SELA、SELB的值均為OFF時，默認(rèn)A泵受控制，這是因為如果AO1和AO2都不和FIC接通，F(xiàn)IC就不會從AI中讀取數(shù)據(jù)，在這種情況下，當(dāng)使用另一條生產(chǎn)線的膠液泵時，膠液流量就不隨實際流量變化。 　　 要實現(xiàn)這個控制方案，首先要定義兩個一字節(jié)自定義變量，輸入SCX語言程序并編譯，然后在自定義回路中用程序中所用的回路號登錄并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。為了方便操作，在流程圖上建兩個按鈕，分別和自定義變量SELA、SELB聯(lián)系，運行時，在流程圖上點擊相應(yīng)按鈕，就可對SELA或SELB置值，從而選擇哪個泵用來調(diào)節(jié)流量。 　　 2. 膠罐容積的顯示 　　 在工藝操作中，為了便于生產(chǎn)調(diào)度，操作人員記錄的是膠罐容積而不是液位百分?jǐn)?shù)。原來操作人員都是根據(jù)儀表的百分讀數(shù)查對照表來換算膠罐容積，DCS提供的折線函數(shù)十分容易地解決了這個問題。JX-300X DCS有兩種折線運算方法。一種是首先在自定義折線函數(shù)中定義自定義折線函數(shù)，然后在模擬輸入點設(shè)置組態(tài)時選中所需的自定義函數(shù)即可；另一種方法是利用SCX編程語言提供的折線運算功能實現(xiàn)。前一種方法只能提供折線運算后的數(shù)據(jù)，而不能提供原始數(shù)據(jù)（液位百分?jǐn)?shù)），不利于和現(xiàn)場變送器對照，因此采用SCX編程語言實現(xiàn)膠罐容積的顯示。為此，要建一個自定義兩字節(jié)變量顯示膠罐容積，用模擬輸入點顯示液位百分?jǐn)?shù)，兩者用SCX編程語言的折線運算功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 　　 需要指出的是，JX-300X DCS的各種運算都是對量程的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行計算的。如液位80%，算法為0.8而不是80，工業(yè)量程的轉(zhuǎn)換由點本身來實現(xiàn)。 　　 五 使用中的體會 　　 1. 控制站配置 　　 （1）JX-300X DCS的每個過程控制網(wǎng)最多可掛15個控制站，每個控制站的主控制卡可以冗余配置也可以不冗余配置，地址范圍是2～31。冗余配置時，兩塊主控制卡的地址應(yīng)遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，2≤I<31”的原則，且地址不能重復(fù)；不冗余配置時，主控制卡的地址為I，I為偶數(shù)，2≤I<31，地址I+1必須保留，不能用作其他主控制卡的地址。 　　 （2）每個控制站最多有8個機籠（8個邏輯數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡）。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可以冗余配置也可以不冗余配置，地址范圍是0～15。冗余配置時，兩塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址應(yīng)遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，0≤I<15”的原則，且地址不能重復(fù)；不冗余配置時，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可插在兩個槽位中的任何一個，地址為I，I為偶數(shù)，0≤I<15，地址I+1必須保留，不能用作其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址。 　　 （3）每個機籠有16個I/O卡件插槽，地址為0～15。當(dāng)I/O卡件冗余配置時，互為冗余的兩塊卡件必須插在I和I+1槽位，I為偶數(shù)，0≤I<15。 　　 （4）電流信號輸入卡SP313每個回路既可向外供電也可不向外供電。在I/O卡件配置時，應(yīng)盡量使同一塊卡件的所有回路要么全向外供電，要么全不向外供電，同時應(yīng)盡量把向外供電的卡件分配到不同的機籠中。 　　 2. 組態(tài) 　　 SUPCON JX-300X DCS的組態(tài)包括主機設(shè)置、控制站組態(tài)、操作站組態(tài)，三者必須按順序完成。 　　 主機設(shè)置是對系統(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)，也就是每個站在過程控制網(wǎng)絡(luò)上的地址、每個控制站的運算周期、是否冗余等的組態(tài)。 　　 控制站組態(tài)是指對控制站硬件和控制方案的組態(tài)，圖4為控制站組態(tài)流程。 　　 在進(jìn)行控制站組態(tài)時，要注意以下事項： 　　 （1）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、信號點、信號點參數(shù)設(shè)置的組態(tài)，組態(tài)時要按圖中箭頭所示順序進(jìn)行； 　　 （2）在進(jìn)行自定義控制方案組態(tài)時，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(jīng)組態(tài)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(tài)地址要和硬件地址相同； 　　 （5）在進(jìn)行熱電阻信號點參數(shù)設(shè)置組態(tài)時，必須指明量程范圍； 　　 （6）在進(jìn)行信號點參數(shù)設(shè)置組態(tài)時，信號點的報警使能狀態(tài)要組為使能（也就是選中報警）狀態(tài)，這樣，在監(jiān)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(tài)、編譯、下載； 　　 （7）在進(jìn)行信號點參數(shù)設(shè)置組態(tài)時，報警值要根據(jù)工藝要求組態(tài)，如留到監(jiān)控軟件運行時更改，當(dāng)重新下載軟件時，報警值就會變?yōu)樵M態(tài)值，影響安全運行； （8）報警級別并不是各種報警的優(yōu)先權(quán)，而是為了方便不同的操作小組查看相應(yīng)級別的報警。 　　 操作站組態(tài)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(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)（總貌畫面、趨勢曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽）、流程圖、報表、自定義鍵、語音報警等6部分。操作站組態(tài)要注意以下事項： 　　 （1）在進(jìn)行操作站組態(tài)時，必須先進(jìn)行操作小組設(shè)置，一個系統(tǒng)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(tài)軟件、報表制作軟件最好在組態(tài)軟件SCKey下啟動； 　　 （3）在繪制流程圖時，動態(tài)對象（數(shù)值、圖形）可以和非動態(tài)對象、其他動態(tài)對象重疊，當(dāng)動態(tài)對象和非動態(tài)對象重疊時，動態(tài)對象要置于圖形的最上層，一個動態(tài)對象不能和其他任何對象組合成組合對象，否則監(jiān)控軟件運行時沒有動態(tài)效果，動態(tài)對象不能進(jìn)行剪切、粘貼，但可以在同一張流程圖上復(fù)制； 　　 （4）趨勢（歷史）數(shù)據(jù)在操作站計算機硬盤上記錄的時間由趨勢畫面組態(tài)的存儲點數(shù)和存儲間隔決定。每張趨勢畫面的存儲點數(shù)可在1920～2592000間選擇，存儲間隔可在1～3600s間任選，存儲點數(shù)乘以存儲間隔就是趨勢數(shù)據(jù)記錄的時間（s），如一張趨勢畫面組態(tài)的存儲點數(shù)為1920點，存儲間隔為1s，則可記錄1920s（32min）的趨勢數(shù)據(jù)，如存儲間隔改為60s，則可記錄1920min（32h）的趨勢數(shù)據(jù)； （5）每張趨勢畫面顯示的最大時間范圍為960乘以存儲間隔，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(tài)時，如組態(tài)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(shù)，因此對同一組參數(shù)，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(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； 　　 （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(shù)：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。 　　 3. 組態(tài)下載 　　 組態(tài)下載用于將上位機上的組態(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、信號點組態(tài)、常規(guī)控制方案組態(tài)、SCX語言組態(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(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相同，就必須進(jìn)行組態(tài)下載。在監(jiān)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(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)信息、AI信息、AO信息、常規(guī)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信息、AO信息、常規(guī)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(guī)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(nèi)組態(tài)了4個AI點，2號機籠的卡件上組態(tài)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(yīng)的AI點的回路號就是7。同樣，AO的回路號就是所有已經(jīng)組態(tài)的AO點按硬件地址排列的順序號。 　　 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），硬件上空的點也不能插入組態(tài)新點（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移位，造成系統(tǒng)混亂。因此在組態(tài)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(tài)，無實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，將來如要用某一點，更改位號名并重新設(shè)置即可； 　　 （2）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； 　　 （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(yù)先組態(tài)，就不能再使用，從而造成浪費； 　　 （4）增加自定義變量時，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(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閃爍。 　　 4. 運行維護(hù) 　　 4路電流輸入卡SP313的每一路均可接收0～10mA或4～20mA信號，既可以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(nèi)的兩個信號采用同一個隔離電源供電，實際應(yīng)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(xiàn)場變送器進(jìn)行維護(hù)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(hù)電流），SP313卡就會自動保護(hù)，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(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現(xiàn)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(xiàn)兩者間的通信，就必須斷開一個回路。 　　 開關(guān)量輸入卡SP363X接收無源觸點信號，通過卡件上的跳線可以選擇是7路或是8路輸入，當(dāng)選擇7路輸入時，一塊卡件上的7個回路公用一根地線；當(dāng)選擇8路輸入時，同一機籠中的所有SP363X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，應(yīng)將SP363X卡設(shè)置為7路輸入，維修時不要隨意動這根地線。 　　 開關(guān)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(dāng)選擇7路輸入時，一塊卡件上的7個回路公用一根地線；當(dāng)選擇8路輸入時，同一機籠中的所有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，應(yīng)將SP362X卡設(shè)置為7路輸入，維修時不要隨意動這根地線，如果公用地線斷路可能會造成使用同一公用地線的所有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故障、主控制卡故障、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡故障、I/O卡件故障，故障診斷畫面就會有相應(yīng)的顯示，并進(jìn)行聲音報警。 　　 對于系統(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)報警指示燈狀態(tài)進(jìn)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(jìn)行故障分析和排除。浙大中控公司可根據(jù)用戶需求提供掉電報警裝置，解決了安全運行中的潛在危害。 　　 六 結(jié)束語 　　 和其他DCS相比，JX-300X DCS組態(tài)工作簡單明了，軟件功能豐富，能方便地實現(xiàn)一些復(fù)雜的控制方案。該系統(tǒng)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(wěn)，故障率很低。