摘 要 由于DCS融入了最新的現場總線、嵌入式軟件、先進控制、CRT以及網絡技術等，使得DCS系統能夠整體解決小至一臺大型設備、大至一個化工廠整個生產過程的全方位控制。
連續聚酯生產線DCS系統最重要的一點就是要求系統穩定。自連續聚酯裝置設備國產化以來，為了確保裝置穩定運行，DCS系統一直采用進口裝置，如美國Honeywell、Foxboro等公司的系統。我公司與揚州惠通化工技術有限公司聯合開發，將國產化DCS系統運用到連續裝置中，選用了浙大中控JX-300X系統。

1 控制系統的構成
浙大中控JX-300X DCS系統主要由1個工程師站、2個操作站、2個控制站組成，并通過4個HUB建立雙重冗余工業以太網。系統結構總配置如圖1所示。工程師站和操作站選用DELL主機，主頻為2.66GHz；內存256MB；硬盤40GB，并配有1臺寬行打印機和1臺噴墨打印機。控制站由2個互備的主控卡、12塊冗余的數據轉發卡、6塊電源、10塊電源指示卡、95塊I/O模塊及6個機籠標準套件組成。

圖1 系統結構總配置圖

2 系統功能
（1）工程師站
浙大中控JX-300X工程師站主要用于系統維護、系統設置及擴展。在連續聚酯生產裝置中，主要完成程序開發、系統診斷、控制器的組態和位號的定義、開發控制策略的功能塊圖、順序控制塊圖、對系統軟件的組態、編譯及下載，并完成對系統運行的監控。
（2）操作站
浙大中控JX-300X操作站主要完成對連續聚酯裝置系統運行的監控。系統實時監控分為報警一覽、系統總貌、控制分組、調整畫面、趨勢圖、流程圖、數據一覽等，通過友好的人機界面實現對現場的監控。
（3）控制站
在連續聚酯裝置中，該DCS系統控制站主要用于過程控制、邏輯控制及數據采集。①數據采集站實現對模擬量和開關量信號的基本監視功能，一個數據采集站最多可處理384點模擬量信號（AI/AO）或1024點開關量信號（DI/DO），通過AI、DI模塊完成所有控制系統所需模擬量和開關量的采集。滿足連續聚酯生產線上控制點的需求。②邏輯控制站采用電動機控制和繼電器類型的離散邏輯功能；特點是信號處理和控制響應快，控制周期最小可達50ms；邏輯控制站側重于完成聯鎖邏輯功能，回路控制功能受到相應的限制；邏輯控制站最大負荷：64個模擬量輸入、1024個開關量；通過圖形編程軟件完成系統順序控制、聯鎖/解鎖控制及產量及累積量的計算。③過程控制站簡稱控制站，是傳統意義上集散控制系統控制站，采用浙大中控JX-300X DCS使其提供常規回路控制的所有功能和順序控制方案，控制周期最小可達0.1s；過程控制站最大負荷：128個控制回路（AO）、256個模擬量輸入（AI）、1024個開關量；提供各種溫度、壓力、流量的PID單回路及串級回路控制，包括真空與黏度串級控制等。

3 主要工藝參數的檢測與控制
（1）工藝參數的檢測
此系統通過電纜實現對現場各種溫度、壓力、流量及液位參數的實時檢測及現場電動機的反饋信號檢測。并根據工藝要求模擬量點設置上、下限報警，開關量點故障信號報警，并通過操作站的聲屏報警，實時提醒操作員進行必要處理。
（2）聯鎖控制
為了使生產穩定及保護設備，我們在連續聚酯生產線上普遍運用了很多聯鎖控制。在此系統中，通過自定義控制方案的圖形編程軟件的LD段落來實現此功能，使現場的泵及閥門在特定的條件下起/停并報警。為了能更好地使用聯鎖功能，還設置了起/停聯鎖按鈕，使得裝置在非正常情況下也能解鎖，實現工業控制，如圖2所示。此聯鎖用于當塔釜壓力過高（PAHH-04310A）時，將觸發A21，停止向塔釜加粗EG。A21_INTER、ALM_A21為自定義一字節變量，分別用于起/停聯鎖及報警。



圖2 起/停控制電路
（3）計算模塊
在生產過程中，還需知道產量、累積量及一些主要參數的添加量。為此，在自定義控制方案的圖形編程軟件的FBD段落中定義，如圖3所示。本裝置中終縮聚科位通過控制器LIC-05312控制預聚物泵轉速SC-05240以調節進料量來調整，其中LI-05312是由反應釜前后料位（LT-05310及LT-05311）通過圖3所示計算公式計算而得。



圖3 計算模塊示意圖
（4）順序控制
在生產中，漿料配制系統采用程序控制。首先向漿料配制罐中的一個加入定量的EG（EG通過質量流量計計量），起動漿料配制罐攪拌器，根據設定的摩爾比加入相應的精對苯二甲酸（PTA），同時按比例加入配制好的催化劑溶液（CPC），攪拌一定時間后等待使用。通過圖形編程軟件的SFC段落可實現此功能。
（5）系統調節
本系統中大量使用的是單回路PID控制，控制參數包括：比例度P，積分時間I，微分時間D，控制周期Ts。除此之外，還采用了串級回路。即當需要一個控制器的輸出來改變另一個控制器的給定值時，這樣連接起來的兩個控制器就被稱做是串級的。兩個控制器都有各自的測量輸入，但只有主控制器具有自己獨立的給定值，副控制器的輸出信號送到被控制過程中。本系統中主要的串級回路有酯──液位通過質量流量計控制給漿泵轉速、反應釜的內溫調節及黏度與真空的串級控制。這些回路有些滯后性很大，因此在常規串級回路基礎上，又通過一些語言讓其實現串級控制。

4 與進口DCS控制系統的比較
（1）控制系統
進口控制系統采用的是美國Foxboro的UNIX集散控制系統，它不利于與廠內局域網特別是Internet網連接，難以實現數據共享；國產控制系統采用浙大中控JX-300X控制系統，由于其使用的Windows 2000操作系統，故易于與廠內局域網及Internet網連接，共享數據。
（2）操作界面
進口控制系統為純英文界面，對操作人員藏文水平要求較高，而操作難度加大；國產控制系統為純中文界面，操作人員只需經短期的培訓即能掌握該界面的操作。
（3）操作性
進口控制系統控制畫面操作步驟較為繁瑣，在點中所需控制畫面后，再點中下方方框輸入數據；而采用的國產控制在流程圖上可同時打開5個控制畫面，并可直接在上面輸入所需數據，操作簡便。
（4）回路控制
進口控制系統的PID回路控制穩定。國產控制系統PID回路在常規回路下也很穩定，但在一些較為復雜的回路中，不如進口控制系統，此點還需要在國產控制系統運用過程中進一步摸索、改進。