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  　摘 要：從系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)3個(gè)方面介紹了橫河公司的CENTUM—CS3000控制系統(tǒng)的組成。以酯化釜回流EG的流量控制、酯化釜液位控制系統(tǒng)和酯化釜攪拌電機(jī)聯(lián)鎖為例，論述了該控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：PET；控制系統(tǒng)；橫河DCS

　　2005年，我公司與中科院固體物理研究所合作，共同完成了國家863計(jì)劃的一個(gè)項(xiàng)目，即“聚酯／無機(jī)納米粒子高性能復(fù)合材料”的中試研制任務(wù)，并獲得了2項(xiàng)國家發(fā)明專利。2006年l2月，建成了國內(nèi)第一套新型連續(xù)式高性能4萬t／a無機(jī)納米聚酯生產(chǎn)線，并順利開車投產(chǎn)。該生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)采用的是性價(jià)比較高的日本橫河CENTUM CS3000分散型控制系統(tǒng)。整套裝置有6o余個(gè)控制回路，140余個(gè)測試回路，80余個(gè)報(bào)警聯(lián)鎖回路，I／O點(diǎn)數(shù)近500個(gè)。

　　1 系統(tǒng)組成

　　1．1 系統(tǒng)硬件

　　1．1．1 操作站

　　CS3000的人機(jī)接口站（Human Interface Sta—tion）簡稱HIS，它采用通用PC機(jī)作為人機(jī)接口站，以Windows2000作為操作系統(tǒng)，具有開放的操作環(huán)境，同時(shí)將DCS的功能與PC機(jī)完美緊密地結(jié)合起來，不但具有操作、監(jiān)視功能，而且還具有進(jìn)行系統(tǒng)生成和維護(hù)功能。在HIS的屏幕上，操作員可以觀察到所有掛在通信總線上的各個(gè)設(shè)備狀況，甚至可以觀察到控制站上的某一個(gè)I／O點(diǎn)的狀態(tài)。屏幕的掃描時(shí)間為1s，HIS可以顯示各種畫面，如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過指令窗口發(fā)送指令、記錄報(bào)警及其他事項(xiàng)和確認(rèn)報(bào)警。我公司選用了4臺(tái)DELL PC機(jī)作為HIS，1臺(tái)用于工程師站，3臺(tái)用于操作員站。

　　1．1．2 控制站

　　現(xiàn)場控制站（Field Control Station）簡稱FCS，F(xiàn)CS為CS3000提供過程控制功能，如反饋控制、順序控制、批量控制及其他復(fù)雜控制等。它接受來自現(xiàn)場的各種信號并根據(jù)工程設(shè)定條件和操作員站發(fā)出的指令完成對工業(yè)控制對象的過程控制，整個(gè)生產(chǎn)過程被控制在最優(yōu)化狀態(tài)下進(jìn)行。

　　我公司控制站選用的是AFFSOD，一般控制站由4部分組成，見圖1。

　　（1）電源模塊（Power supply module）：接收來自電源分配卡的電源，經(jīng)變壓、整流后為各卡件或系統(tǒng)供電；（2）過程控制卡（PIocessor module）：實(shí)施各種控制運(yùn)算；（3）Vnet通訊網(wǎng)絡(luò)連接器（Vnet coupler unit）：進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)各站之間的數(shù)據(jù)交換；（4）I／O模塊（Iuput／Output module）：它接收來自現(xiàn)場的各種過程信號，完成各信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換、量程轉(zhuǎn)換等。

　　1．1．3 I／0卡件

　　CENTUM—CS3000的I／O卡件采用集成度高、散熱量低的固態(tài)電路以及表面封裝方便，防塵、抗干擾能力強(qiáng)的卡件，并且要求卡件的編址不受插槽位置的影響，在機(jī)柜內(nèi)的任何插槽位置上均能執(zhí)行其功能。卡件帶電插拔不會(huì)引起本卡件的故障，也不會(huì)影響其他卡件的正常工作。卡件插拔都有導(dǎo)軌和聯(lián)鎖裝置，防止損壞或引起故障。卡件通用性強(qiáng)，種類規(guī)格少，有效地減少了備品備件的費(fèi)用支出。我公司I／O卡件類型如表1所示。

　　1．2 系統(tǒng)軟件

　　CS3000系統(tǒng)中的HIS分為工程師站和操作員站，兩者的區(qū)別主要在于CS3000系統(tǒng)軟件部分不同，操作員站只具有操作、監(jiān)視功能，而工程師站除了有操作、監(jiān)視功能外，還具有系統(tǒng)組態(tài)功能。軟件配置如表2所示：

　　1．3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

　　CS3000網(wǎng)絡(luò)連接有V網(wǎng)（Vnet）和以太網(wǎng)（Ethernet）。V網(wǎng)是連接系統(tǒng)內(nèi)各部件的實(shí)時(shí)控制網(wǎng)，即用于連接HIS和FCS之問的通訊；以太網(wǎng)是系統(tǒng)內(nèi)各HIS間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)，即用于操作站和工程師站間的通訊，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成見圖2。

　　2 主要控制系統(tǒng)的應(yīng)用

　　本公司設(shè)計(jì)單系列生產(chǎn)能力為150t／d，采用PTA法四釜流程連續(xù)生產(chǎn)裝置，以PTA裝置的精對苯二甲酸和乙二醇為原料，經(jīng)過漿料調(diào)配、酯化、預(yù)縮聚、終縮聚等工藝，生產(chǎn)熔體和聚酯切片。主要控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的組態(tài)以酯化釜為例。

　　2．1 酯化釜回流EG 的流量控制

　　在酯化釜中，按照一定的量比[n（EG）／n（TPA）]發(fā)生酯化反應(yīng)，_二般為了減少新鮮EG的消耗量，通常是加入經(jīng)過工藝塔回收的EG，加人的回流EG量與酯化釜的進(jìn)料量成一定的比例關(guān)系，構(gòu)成了串級控制回路，工藝流程如圖3所示。

　　利用CS3000的組態(tài)平臺(tái)，組態(tài)如圖4所示。

    組態(tài)詳細(xì)介紹

　　BDSET是個(gè)數(shù)據(jù)輸人功能塊（BDSET-1L），用于輸入量比 參數(shù)和回流量比-，參數(shù)，這2個(gè)參數(shù)會(huì)在下面的CK-03計(jì)算模塊中被引用。

　　CK-03是個(gè)計(jì)算模塊（CALCU），根據(jù)酯化釜進(jìn)料流量20FRC-01．PV，量比M和回流量比J按照一定的關(guān)系式計(jì)算出進(jìn)酯化釜的回流EG量。程序?yàn)?BR>
　　PROGRAM

　　AUAS N 20FRC-01．PV

　　AUAS J BDSET．DT01 ! 回流量比設(shè)定

　　AUAS M BDSET．DT02 ! 量比設(shè)定

　　CPV=＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ! 計(jì)算結(jié)果為回流EG量

　　END

　　21FRC-03是個(gè)常規(guī)PID控制模塊，實(shí)現(xiàn)回流EG流量的PID控制。CK-03和21FRC-03構(gòu)成了串級控制回路，可以達(dá)到酯化釜的回流EG量和酯化釜的進(jìn)料量自動(dòng)匹配，自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量變化時(shí)，仍然能自動(dòng)平穩(wěn)調(diào)節(jié)。

　　2．2 酯化釜液位控制系統(tǒng)

　　酯化釜液位復(fù)雜控制系統(tǒng)是酯化反應(yīng)中重要控制系統(tǒng)之一，利用CS3000系統(tǒng)的控制組態(tài)平臺(tái)，酯化釜液位20LRC-O1，進(jìn)酯化釜的管道漿料流量20FRC-01與2臺(tái)漿料泵的轉(zhuǎn)速16SRC-01A／16SRC-01B構(gòu)成了多級復(fù)雜控制回路，實(shí)現(xiàn)了對酯化釜液位的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，系統(tǒng)組態(tài)如圖5所示。

　　組態(tài)中使用了常規(guī)PID控制功能塊（PID），用以實(shí)現(xiàn)基本控制功能，而串級控制信號分布功能塊（FOUT），用以把20FRC～I(xiàn)的輸出信號分別給2臺(tái)漿料泵各自轉(zhuǎn)速控制作設(shè)定。裝置投運(yùn)后，操作人員可以根據(jù)工藝生產(chǎn)實(shí)際情況，通過修改各個(gè)功能塊的工作方式，靈活調(diào)節(jié)復(fù)雜控制回路，有如下3種調(diào)節(jié)方法。

　　（1）20-FRC-01和16-SRC-01A／B串級控制：設(shè)置16-SRC-01A／B的工作方式為CAS，20．FRC-01的工作方式為AUT，20．LRC-01的工作方式為MAN，即由進(jìn)酯化釜的漿料流量和漿料泵構(gòu)成串級控制回路，液位作為監(jiān)視參數(shù)。

　　（2）20一LRC-01，20一FRC-01和16一SRC-01A／B多級復(fù)雜控制：設(shè)置16．SRC～I(xiàn)A／B的工作方式為CAS，20．FRC-01的工作方式為CAS，20．LRC-01的工作方式為AUT，構(gòu)成多級復(fù)雜控制回路，來調(diào)節(jié)酯化釜的液位。

　　（3）手動(dòng)控制方式：20．FRC-01，20一LRC-01和16一SRC-01A／B的工作方式均為MAN，調(diào)節(jié)P一161A／B的頻率控制漿料流量，從而穩(wěn)定調(diào)節(jié)酯化釜液位。裝置投產(chǎn)后，實(shí)踐證明此復(fù)雜控制回路運(yùn)行平穩(wěn)可靠，實(shí)現(xiàn)了工藝操作的要求。

　　3 邏輯聯(lián)鎖組態(tài)

　　在CENTUM．CS3000控制系統(tǒng)中，為用戶提供了2種邏輯聯(lián)鎖的組態(tài)方式，分別是順控表方式（ST16）和邏輯圖方式（LC64）。DCS維護(hù)工程師可以根據(jù)自己的習(xí)慣來選擇采用什么方式來組態(tài)，這里介紹邏輯圖組態(tài)方式（LC64），現(xiàn)以酯化釜攪拌電機(jī)聯(lián)鎖為例，順控邏輯如圖6所示。

　　聯(lián)鎖條件：

　　a．聯(lián)鎖按鈕SW 狀態(tài)為ENABLED，即聯(lián)鎖程序啟用；聯(lián)鎖按鈕SW狀態(tài)為DISABLED，即聯(lián)鎖程序禁用。

　　b．酯化釜液位20LRC-01低報(bào)。

　　聯(lián)鎖動(dòng)作：酯化釜攪拌電機(jī)停止。

　　聯(lián)鎖組態(tài)如下：

　　建立邏輯圖（LC64）INTERLOCK，在邏輯圖中的聯(lián)鎖組態(tài)如圖7所示。

　　其中：SW為內(nèi)部定義的開關(guān)量，用于聯(lián)鎖程序啟用的按鈕； 

　　20LRC-01．ALRM．LO代表酯化釜液位低報(bào)警；P-O1．MODE．AUT和P-01．CSV．0為聯(lián)鎖程序的執(zhí)行動(dòng)作，即酯化釜攪拌電機(jī)停止。

　　4 結(jié)語

　　該系統(tǒng)經(jīng)過1a多的運(yùn)行，充分體現(xiàn)了其優(yōu)越的性能。運(yùn)行結(jié)果表明其工作穩(wěn)定可靠，操作界面友好，組態(tài)靈活，維護(hù)方便。