[摘要]本文介紹了在鹽硝聯產生產裝置中用集散控制(即DCS)系統的具體實現方法,并詳細介紹了DCS系統組成結構、功能特點及控制方案的實施等，此系統在過程控制與集中管理 中起到了重要的作用。 [關鍵詞]鹽硝聯產、集散控制、組態、網絡、冗余 前言 集散控制系統（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;它是計算機（Computer）、通信(Communication) 、CRT顯示和控制(Control)技術（簡稱四C技術）發展的產物。它自1975年問世以來，經過二十多年的發展與完善，成為電廠、化工、環保等行業最普通的控制工具。DCS系統以高度的可靠性、方便的組態軟件、豐富的控制算法和開放的聯網能力等優點，得以迅速的發展。 1．鹽硝聯產的工藝簡介： 鹵水凈化工序(距鹽硝聯產主裝置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)連續凈化，再加酸調節PH值制成精鹵。精鹵由加料泵送至EV-304(鹽蒸發罐)加料,老鹵在EV-304內沸騰蒸發結晶，析鹽后其母液經溢流管在循環母液泵加壓后，控制好循環量的大小按順序進入HE-305、HE-306兩預熱器，經預熱升溫后進入EV-301(硝蒸發罐)進行沸騰蒸發結晶，析硝后其母液由氣動閥根據本罐液位高低控制，依次進入EV-302、EV-303兩閃發罐，進行兩級閃發降溫，再轉入EV-304蒸發結晶析鹽、母液不斷循環，實現鹽硝聯產。 2．控制要求： 工藝上對重要控制點的要求有：母液循環量要與泵進行聯鎖、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、自動兩種狀態并且自動時由程序執行；液位與流量串級控制并且控制輸出與加料泵聯鎖即泵停閥門關閉；根據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值調節等。 3．控制系統： 對一套年產18萬噸鹽和2萬噸硝的鹽硝聯產生產裝置，其I/O點數近200（鹵水凈化工序有40）個，具體點數為：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 。根據上面提出的具體要求和符合招、投標技術規范等，采用浙江浙大中控的JX-300X集散控制系統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協議的細纜相連接。正因為設立了遠程I/O機籠，節省了大量的變送器電纜及其它材料費用，也為系統日后的維護減輕工作量等。 3．1 DCS系統的組成： 　　DCS的核心結構可以簡單地歸為“三點一線”式的結構。“一線”是指DCS的骨架計算機網絡；“三點”則是指連接在網絡上的三種不同類型的節點：面向被控現場的現場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 現場控制站由主控制卡、數據轉發卡、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定、安全可靠對主控制卡、通迅網絡、數據轉發卡、重要的I/O卡件、電源模塊實現熱備份冗余設計，互為冗余的卡件之間高速交換數據，使工作/備用卡件運行狀態同步；當某一個卡件出現異常時，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需要提供隔離的二線制變送器工作電源，從而節省了另外為現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、網卡、專用鍵盤、打印機等組成。在操作站上安裝Sckey組態軟件和進行實時監控，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 網絡的構成 分過程控制網絡Scnet II 和 SBUS總線；過程控制網絡是連接工程師站、操作員站、控制站及通迅處理單元。它采用1：1熱冗余的工業以太網，符合TCP/IP的傳輸協議及IEEE802.3標準。控制站作為控制網絡的節點，其通迅由主控制卡擔當；網絡通迅接口有兩個且該網絡支持實時的網絡故障診斷，它的網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場總線，符合EIA-RS485標準、采用令牌式通信協議，它連接了主控制卡與數據轉發卡并交換信息。第二層的總線符合TTL標準的通迅協議,由印刷電路板傳輸；它連接數據轉發卡與各塊I/O卡件并交換信息。 3．2 DCS系統的特點 3．2．1系統的擴展方便，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。 3．2．2高速、可靠的通迅網絡系統 該系統網絡連接工程師站、操作員站、控制站及通迅處理單元。它采用1：1熱冗余的工業以太網，符合TCP/IP的傳輸協議及IEEE802.3標準。 3．2．3 操作站上監控軟件組態方便及界面友好 可按照工藝要求繪制出美觀大方的流程圖，輔以動態的流量、壓力等數據的變化和變色報警，開關量變色狀態的顯示及風機、泵等設備的模擬仿真運行，增加了動態效果。 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時間，當系統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、數據轉發卡和重要的模擬量卡件按冗余配置，保證了系統安全性和可靠性等。 3．3 DCS系統的控制方案實施 JX-300X組態工作通過SCKey來完成的，它運用了面向對象的程序設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、自動控制與串級聯鎖的控制時，根據工藝上要求泵停（開入狀態改變）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好，在此引用。然后在LD編輯語言中直接調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，來驗證程序執行的結果、動作的對否，方便了程序的調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梯形圖中調用為： 對定時沖洗的手、自動控制及母液循環量聯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與控制模塊供選擇，能實現高級控制算法；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系統在井神公司的鹽硝聯產項目的應用很成功，從剛開始的系統上電調試到整個系統的正常運行，所用的時間僅幾天，所有的現場信號能準確、快速的采集與控制，各個控制回路都能投入自動狀態、聯鎖保護能及時動作等。DCS系統正以成熟的技術、可靠的穩定性、功能豐富的優越性以及日后的維護量幾乎很小的優點，在井神公司的過程控制自動化與生產管理等方面發揮重要的作用，提高了企業的工作效率,也必將給企業帶來更多的經濟效益。 ［參考文獻］ 1.《DCS集散控制系統選型與應用》,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。