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(yè),具有近40年生產(chǎn)歷史,屬于化工類流程性生產(chǎn)企業(yè)。目前具備年產(chǎn)粘膠短、長絲各一萬噸的生產(chǎn)能力。為加快企業(yè)發(fā)展、增強(qiáng)競爭能力,提升生產(chǎn)力及產(chǎn)品質(zhì)量,南化公司目前實(shí)施的《制膠降耗環(huán)保技改工程》中,其主要的生產(chǎn)設(shè)備為引進(jìn)設(shè)備,該工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)力為年產(chǎn)兩萬噸粘膠短纖制品,其他設(shè)備為國內(nèi)配套設(shè)備。為提高自動(dòng)化水平,增強(qiáng)儀表控制系統(tǒng)的可靠性,我們在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到該系統(tǒng)的繁雜性、邏輯關(guān)系嚴(yán)謹(jǐn)、順序控制多的特點(diǎn),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(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(yùn)算、過程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能,獲得了廣泛應(yīng)用,特別是其性能價(jià)格比優(yōu)于同等規(guī)模的常規(guī)儀表系統(tǒng),成了此項(xiàng)工程自動(dòng)控制系統(tǒng)首選的產(chǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)。工藝流程由原液車間制膠工藝和短絲車間紡絲工藝組成。系統(tǒng)構(gòu)架與工藝流程如圖1所示。
1. 原液車間
原液車間是以制膠工藝過程為主的生產(chǎn)車間,是整個(gè)制膠生產(chǎn)過程的核心組成部分。目前該車間的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備都是進(jìn)口的,包括黃化機(jī)2臺、一道KK濾機(jī)5臺、二道KK濾機(jī)3臺、脫泡桶1臺。該生產(chǎn)過程有較多密切相關(guān)的邏輯互聯(lián)關(guān)系,對自動(dòng)控制系統(tǒng)而言顯得較復(fù)雜。我們設(shè)置黃化工序設(shè)立主操作站一個(gè),另外2個(gè)現(xiàn)場操作站分別設(shè)在浸壓粉和熟成工序,主操作站有權(quán)接管其他2個(gè)現(xiàn)場操作站、正常狀態(tài)3個(gè)操作站也可獨(dú)立運(yùn)行。
?。?)浸壓粉現(xiàn)場操作站涵蓋I/O:118點(diǎn),其中AI:85、AO:11、DI:12、DO:10。
?。?)黃化主操作站涵蓋I/O:418點(diǎn),其中AI:67、AO:15、DI:198、DO:138。
?。?)熟成現(xiàn)場操作站涵蓋I/O:200點(diǎn),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(shè)紡絲、精煉操作站各一個(gè),操作站根據(jù)生產(chǎn)工藝提出的要求進(jìn)行控制。每個(gè)操作站都配備中規(guī)??删幊炭刂破鞲饕惶?。紡絲和精煉操作站所使用的控制系統(tǒng)應(yīng)采用三級通信網(wǎng)絡(luò)并設(shè)人機(jī)接口,由上位機(jī)組成控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)使控制系統(tǒng)與采樣系統(tǒng)和控制設(shè)備間通信更為密切,而預(yù)留的數(shù)據(jù)通道將擴(kuò)展向中央控制室提供可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。
紡絲現(xiàn)場操作站涵蓋:I/O:156點(diǎn),其中AI:58、AO:5、DI:40、DO:53。
精煉現(xiàn)場操作站涵蓋:I/O:273點(diǎn),其中AI:23、AO:8、DI:96、DO:146。
三 控制系統(tǒng)功能及要求
?。?)該系統(tǒng)在浸壓粉工序和熟成工序設(shè)立相對獨(dú)立的現(xiàn)場操作站,每個(gè)操作站負(fù)責(zé)各自的生產(chǎn)維護(hù)功能彼此相互獨(dú)立,互不影響。
?。?)該系統(tǒng)在黃化工序設(shè)立總操作站,除了負(fù)責(zé)黃化工序的正常生產(chǎn)控制,還應(yīng)具備控制浸壓粉工序和熟成工序的操作維護(hù)功能,并且對其相應(yīng)的操作站有更高的優(yōu)先權(quán)。
?。?)各操作站之間的設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)連接,該網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行相應(yīng)的冗余設(shè)計(jì),以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。
?。?)該系統(tǒng)最上層要預(yù)留符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)管理操作接口,以備連接管理調(diào)度計(jì)算機(jī),為今后實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理自動(dòng)化作好準(zhǔn)備。
?。?)對重要關(guān)鍵部位的控制器、網(wǎng)絡(luò)、模塊、電源要進(jìn)行冗余配置,以保證各工序生產(chǎn)過程的可靠性。
(6)該系統(tǒng)與防爆設(shè)備相連的接口要采用相應(yīng)的防爆處理措施,達(dá)到所要求的防爆等級。
?。?)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到一定預(yù)留量,以備今后的擴(kuò)容。
?。?)該系統(tǒng)的總操作站要有開發(fā)和運(yùn)行軟件功能,其余各操作站要有相應(yīng)的運(yùn)行功能,該系統(tǒng)的軟件要采用性能價(jià)格比相對較高的軟件,保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
?。?)組態(tài)實(shí)用程序應(yīng)具備以下功能:過程變量的零點(diǎn)、量程及報(bào)警限設(shè)定;控制回路組態(tài);建立實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫;建立顯示趨勢圖畫面;建立報(bào)表;程序編輯和編譯;組態(tài)下載;組態(tài)在線修改;過程變量監(jiān)視;顯示和修改所有參數(shù)。
四 系統(tǒng)配置
JX-300X DCS由一個(gè)多功能站、5個(gè)操作站、5個(gè)控制站和過程控制網(wǎng)絡(luò)組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。
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)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(jī)、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(gè)工業(yè)過程的實(shí)時(shí)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??刂普镜母鞣N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。
五 工程組態(tài)
SUPCON JX-300X DCS的組態(tài)包括主機(jī)設(shè)置、控制站組態(tài)、操作站組態(tài),三者必須按順序完成。工程組態(tài)還包括組態(tài)下載和運(yùn)行維護(hù)。
1. 主機(jī)設(shè)置
它是對系統(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(gè)站在過程控制網(wǎng)絡(luò)上的地址、每個(gè)控制站的運(yùn)算周期、是否冗余等的組態(tài)。
2. 控制站組態(tài)
它是指對控制站硬件和控制方案的組態(tài),圖3為控制站組態(tài)流程。
在進(jìn)行控制站組態(tài)時(shí)須注意事項(xiàng):
?。?)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(diǎn)、信號點(diǎn)參數(shù)設(shè)置的組態(tài),組態(tài)時(shí)要按圖3中箭頭所示順序進(jìn)行;
?。?)在進(jìn)行自定義控制方案組態(tài)時(shí),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(dòng)SCX編程語言編程(不要單獨(dú)啟動(dòng)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(diǎn)位號,減少輸入和編譯錯(cuò)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;
?。?)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(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí),必須指明量程范圍;
?。?)在進(jìn)行信號點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí),信號點(diǎn)的報(bào)警使能狀態(tài)要組為使能(也就是選中報(bào)警)狀態(tài),這樣,在監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí),既可使該點(diǎn)有報(bào)警,也可禁止該點(diǎn)報(bào)警,否則在運(yùn)行時(shí)就不能使該點(diǎn)具有報(bào)警功能,如要更改,必須重新組態(tài)、編譯、下載;
?。?)在進(jìn)行信號點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)時(shí),報(bào)警值要根據(jù)工藝要求組態(tài),如留到監(jiān)控軟件運(yùn)行時(shí)更改,當(dāng)重新下載軟件時(shí),報(bào)警值就會變?yōu)樵M態(tài)值,影響安全運(yùn)行;
(8)報(bào)警級別并不是各種報(bào)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(bào)警。
3. 操作站組態(tài)
它是面向操作人員的計(jì)算機(jī)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(bào)表、自定義鍵、語音報(bào)警等6部分。操作站組態(tài)要注意以下事項(xiàng):
?。?)在進(jìn)行操作站組態(tài)時(shí),必須先進(jìn)行操作小組設(shè)置,一個(gè)系統(tǒng)最多可組16個(gè)操作小組,每個(gè)操作小組可有不同的操作畫面;
(2)流程圖組態(tài)軟件、報(bào)表制作軟件最好在組態(tài)軟件SCKey下啟動(dòng);
(3)在繪制流程圖時(shí),動(dòng)態(tài)對象(數(shù)值、圖形)可以和非動(dòng)態(tài)對象、其他動(dòng)態(tài)對象重疊,當(dāng)動(dòng)態(tài)對象和非動(dòng)態(tài)對象重疊時(shí),動(dòng)態(tài)對象要置于圖形的最上層,一個(gè)動(dòng)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(yùn)行時(shí)沒有動(dòng)態(tài)效果,動(dòng)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(jì)算機(jī)硬盤上記錄的時(shí)間由趨勢畫面組態(tài)的存儲點(diǎn)數(shù)和存儲間隔決定。每張趨勢畫面的存儲點(diǎn)數(shù)可在1920~2592000點(diǎn)間選擇,存儲間隔可在1~3600s間任選,存儲點(diǎn)數(shù)乘以存儲間隔就是趨勢數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間(s),如一張趨勢畫面組態(tài)的存儲點(diǎn)數(shù)為1920點(diǎn),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);
?。?)每張趨勢畫面顯示的最大時(shí)間范圍為“960*存儲間隔”,如存儲間隔為1s,則最大顯示時(shí)間為960s(16min);如存儲間隔為60s,則最大顯示時(shí)間為960min(