[摘要]本文介紹了在鹽硝聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)裝置中用集散控制(即DCS)系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方法,并詳細介紹了DCS系統(tǒng)組成結構、功能特點及控制方案的實施等，此系統(tǒng)在過程控制與集中管理 中起到了重要的作用。 [關鍵詞]鹽硝聯(lián)產(chǎn)、集散控制、組態(tài)、網(wǎng)絡、冗余 前言 集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System--DCS），是一種以微處理器為基礎的分散型綜合控制系統(tǒng);它是計算機（Computer）、通信(Communication) 、CRT顯示和控制(Control)技術（簡稱四C技術）發(fā)展的產(chǎn)物。它自1975年問世以來，經(jīng)過二十多年的發(fā)展與完善，成為電廠、化工、環(huán)保等行業(yè)最普通的控制工具。DCS系統(tǒng)以高度的可靠性、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法和開放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點，得以迅速的發(fā)展。 1．鹽硝聯(lián)產(chǎn)的工藝簡介： 鹵水凈化工序(距鹽硝聯(lián)產(chǎn)主裝置300米)將真空制鹽(我公司制鹽車間的I、II組罐)的洗鹽母液通過”兩堿法”(NaOH、Na2CO3)連續(xù)凈化，再加酸調(diào)節(jié)PH值制成精鹵。精鹵由加料泵送至EV-304(鹽蒸發(fā)罐)加料,老鹵在EV-304內(nèi)沸騰蒸發(fā)結晶，析鹽后其母液經(jīng)溢流管在循環(huán)母液泵加壓后，控制好循環(huán)量的大小按順序進入HE-305、HE-306兩預熱器，經(jīng)預熱升溫后進入EV-301(硝蒸發(fā)罐)進行沸騰蒸發(fā)結晶，析硝后其母液由氣動閥根據(jù)本罐液位高低控制，依次進入EV-302、EV-303兩閃發(fā)罐，進行兩級閃發(fā)降溫，再轉(zhuǎn)入EV-304蒸發(fā)結晶析鹽、母液不斷循環(huán)，實現(xiàn)鹽硝聯(lián)產(chǎn)。 2．控制要求： 工藝上對重要控制點的要求有：母液循環(huán)量要與泵進行聯(lián)鎖、定時沖洗裝置（指對液位變送器的上、下取壓口及二次蒸汽的捕抹器）能進行手、自動兩種狀態(tài)并且自動時由程序執(zhí)行；液位與流量串級控制并且控制輸出與加料泵聯(lián)鎖即泵停閥門關閉；根據(jù)回水電導率表的高低判斷冷凝水外排還是回收等；其余為單回路PID控制如加酸PH值調(diào)節(jié)等。 3．控制系統(tǒng)： 對一套年產(chǎn)18萬噸鹽和2萬噸硝的鹽硝聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)裝置，其I/O點數(shù)近200（鹵水凈化工序有40）個，具體點數(shù)為：模擬量輸入AI(包括熱電阻信號)為：110，模擬量輸出AO為：35，開關量輸入DI為：10，開關量輸出DO為：35 。根據(jù)上面提出的具體要求和符合招、投標技術規(guī)范等，采用浙江浙大中控的JX-300X集散控制系統(tǒng)來完成整個的控制方案的實施與設備的投運等工作。在該系統(tǒng)中設立一個遠程I/O機籠（共用一主控制卡）與遠程操作站，它們與主控制室設備分別通過RS485總線及TCP/IP協(xié)議的細纜相連接。正因為設立了遠程I/O機籠，節(jié)省了大量的變送器電纜及其它材料費用，也為系統(tǒng)日后的維護減輕工作量等。 3．1 DCS系統(tǒng)的組成： 　　DCS的核心結構可以簡單地歸為“三點一線”式的結構?！耙痪€”是指DCS的骨架計算機網(wǎng)絡；“三點”則是指連接在網(wǎng)絡上的三種不同類型的節(jié)點：面向被控現(xiàn)場的現(xiàn)場I/O控制站(也稱為下位機)；面向操作人員的操作站(也稱作為上位機)；面向DCS監(jiān)督管理人員的工程師站(可由操作員站兼做)。如圖示: 3．1．1 控制站的構成 現(xiàn)場控制站由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、電源單元、I/O卡件、通迅處理單元等組成。為了保證下位機的性能穩(wěn)定、安全可靠對主控制卡、通迅網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、重要的I/O卡件、電源模塊實現(xiàn)熱備份冗余設計，互為冗余的卡件之間高速交換數(shù)據(jù)，使工作/備用卡件運行狀態(tài)同步；當某一個卡件出現(xiàn)異常時，能自動的切換至備份的卡件上，維護人員可通過卡件上的工作指示燈或上位機上的系統(tǒng)故障診斷畫面清楚地判斷問題所在，并且更換卡件時，可帶電熱插拔而不會損壞其它卡件的正常工作。I/O卡件功能豐富有模入、模出、熱電阻（偶）等。對SP313模擬量輸入卡件能根據(jù)需要提供隔離的二線制變送器工作電源，從而節(jié)省了另外為現(xiàn)場儀表供電源的費用等。 3．1．2 操作站的構成 由工控計算機、網(wǎng)卡、專用鍵盤、打印機等組成。在操作站上安裝Sckey組態(tài)軟件和進行實時監(jiān)控，通過在該軟件上設置不同的登錄權限，將操作站兼作工程師站用。 3．1．3 網(wǎng)絡的構成 分過程控制網(wǎng)絡Scnet II 和 SBUS總線；過程控制網(wǎng)絡是連接工程師站、操作員站、控制站及通迅處理單元。它采用1：1熱冗余的工業(yè)以太網(wǎng)，符合TCP/IP的傳輸協(xié)議及IEEE802.3標準?？刂普咀鳛榭刂凭W(wǎng)絡的節(jié)點，其通迅由主控制卡擔當；網(wǎng)絡通迅接口有兩個且該網(wǎng)絡支持實時的網(wǎng)絡故障診斷，它的網(wǎng)絡拓撲結構為總線型或星形結構；其通迅速迅達10Mbps。SBUS總線為兩層，第一層為雙重化的現(xiàn)場總線，符合EIA-RS485標準、采用令牌式通信協(xié)議，它連接了主控制卡與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡并交換信息。第二層的總線符合TTL標準的通迅協(xié)議,由印刷電路板傳輸；它連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡與各塊I/O卡件并交換信息。 3．2 DCS系統(tǒng)的特點 3．2．1系統(tǒng)的擴展方便，增加控制站、操作站及I/O卡件，只須在工程師站(由操作站兼做)上進行添加節(jié)點（控制站最多達15個、操作站多達32個）和增加所須要類型的I/O卡件（一個控制站最多達128個）并對該點進行相應的組態(tài)。 3．2．2高速、可靠的通迅網(wǎng)絡系統(tǒng) 該系統(tǒng)網(wǎng)絡連接工程師站、操作員站、控制站及通迅處理單元。它采用1：1熱冗余的工業(yè)以太網(wǎng)，符合TCP/IP的傳輸協(xié)議及IEEE802.3標準。 3．2．3 操作站上監(jiān)控軟件組態(tài)方便及界面友好 可按照工藝要求繪制出美觀大方的流程圖，輔以動態(tài)的流量、壓力等數(shù)據(jù)的變化和變色報警，開關量變色狀態(tài)的顯示及風機、泵等設備的模擬仿真運行，增加了動態(tài)效果。 日報表的生成只須在報表制作緝編器中填寫位號與事件及打印觸發(fā)時間，當系統(tǒng)運行時能實時準確打印；歷史曲線的生成更方便，將位號或變量引用之后，根據(jù)保存曲線時間需要，視硬盤容量大小可設定最長達2年以上，足夠查詢與事故分析用。 3．2．4 多冗余配置 控制站的電源、主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和重要的模擬量卡件按冗余配置，保證了系統(tǒng)安全性和可靠性等。 3．3 DCS系統(tǒng)的控制方案實施 JX-300X組態(tài)工作通過SCKey來完成的，它運用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O計和對象鏈接與嵌入技術，讓工程人員有序地完成信號類型與控制方案、操作手段的組態(tài)實施。對復雜控制方案的實施，它提供了的兩種控制編程語言即SCX語言和SCControl圖形化語言,詳細如下: 3．3．1 SCControl圖形化編程語言，它是以國際上通用的IEC1131-3標準，提供具有四種編程語言即梯形圖LD、功能塊圖FBD、結構化文本語言ST、順控圖SFC，可以相互嵌套使用,功能擴展性強。在LD或FBD語言編輯器中，可以任意的引用高性能的功能模塊以及用ST語言編寫的自定義模塊，方便程序的編寫與控制方案的實施等。另外，編好的程序在進行編譯時，可用來檢查語法結構與變量引用等正確與否。比如，在做沖洗手、自動控制與串級聯(lián)鎖的控制時，根據(jù)工藝上要求泵停（開入狀態(tài)改變）氣動閥關（對氣開閥而言，輸出控制信號為4毫安），我們就用ST結構化語言編寫，串級控制時用到的PID模塊應在自定義回路中將引用PID模塊資源的序號等組態(tài)好，在此引用。然后在LD編輯語言中直接調(diào)用剛才定義的自定義功能塊，在通過編譯并下裝到下位機的主控制卡之后，我們可通過在線仿真、強制賦給變量的某個值，來驗證程序執(zhí)行的結果、動作的對否，方便了程序的調(diào)試與控制方案的實施等。程序部分的語言如下： ST語言為： 在LD梯形圖中調(diào)用為： 對定時沖洗的手、自動控制及母液循環(huán)量聯(lián)鎖控制也用上面的方法編寫。 3．3．2 另一種編程語言為：SCX語言。它是類似C語言的高級語言，它也提供了多種庫函數(shù)與控制模塊供選擇，能實現(xiàn)高級控制算法；所有的程序入口都是從main()開始的。我們在做以電導率為某一值時，決定是外排還是回電廠的控制，用SCX語言編寫。直接引用電導率位號并與某值比較；當小于該值時，去執(zhí)行回電廠用的控制回路，并將外排閥輸出賦為0；當大于該值時，去執(zhí)行外排用的控制回路，并將回電廠閥輸出賦為0，程序略。 4. 結論 DCS系統(tǒng)在井神公司的鹽硝聯(lián)產(chǎn)項目的應用很成功，從剛開始的系統(tǒng)上電調(diào)試到整個系統(tǒng)的正常運行，所用的時間僅幾天，所有的現(xiàn)場信號能準確、快速的采集與控制，各個控制回路都能投入自動狀態(tài)、聯(lián)鎖保護能及時動作等。DCS系統(tǒng)正以成熟的技術、可靠的穩(wěn)定性、功能豐富的優(yōu)越性以及日后的維護量幾乎很小的優(yōu)點，在井神公司的過程控制自動化與生產(chǎn)管理等方面發(fā)揮重要的作用，提高了企業(yè)的工作效率,也必將給企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。 ［參考文獻］ 1.《DCS集散控制系統(tǒng)選型與應用》,王常力,清華大學出版社，1999年。 2.《浙大中控JX-300X說明書及培訓手冊》，2002年。