摘要：介紹了FOXBORO的I／A70 DCS系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用和故障處理，提出了一些建議，并介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。 關(guān)鍵詞：集散型控制系統(tǒng)；組態(tài)；控制系統(tǒng) [b][align=center]Application of I／A70 System in the Niacinamide Production Process ZHANG YU[/align][/b]Abstract：The application and fault process of the FOXBORO are introduced in this paper．Some suggestions are brought in and the design thought and how to real the method of the control system are introduced in this paper． Key words：distributed control system（DCS）；configuration；control system DCS是目前國(guó)際自動(dòng)控制行業(yè)主流系統(tǒng)。70年代以來(lái)，以微機(jī)為核心的分布式控制系統(tǒng)（亦稱集散型控制系統(tǒng)DCS）將現(xiàn)代高科技的最新成就—— 計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT顯示技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)集為一體，使自動(dòng)化儀表裝置向系統(tǒng)化、分散化、多樣化和高性能化的方向產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍 由分布式控制系統(tǒng)的分散結(jié)構(gòu)替代計(jì)算機(jī)的集中控制，使得系統(tǒng)的可靠性大大提高。自80年代中期以來(lái)，DCS在我國(guó)工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，90年代由于微處理器極其超大規(guī)模集成電路（VLSI技術(shù)）的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)，窗口技術(shù)。交互圖形的出現(xiàn)以及標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和人工智能的發(fā)展，DCS向綜合化、開(kāi)放化發(fā)展．它具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、便于操作、安全可靠。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展．DCS系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)工業(yè)也得到了普遍應(yīng)用．成功地將美國(guó)FOXBOX公司生產(chǎn)的DCS I／A70系統(tǒng)應(yīng)用在煙酰胺生產(chǎn)過(guò)程中。 [b]1 I／A7O系統(tǒng)介紹 1.1 DCS l／A7O系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[/b] I／A70系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所定義的開(kāi)放系統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)（OSI）基礎(chǔ)上，分為四個(gè)層次，即寬帶局域網(wǎng)（Broadband Lan）（傳輸速率10Mb／s；同軸電纜15km；可下掛64個(gè)載波帶）、載波帶局域網(wǎng)（Carrierband Lan）（傳輸速率5Mb／s；同軸電纜1．2km＼電纜10km：可下掛64個(gè)節(jié)點(diǎn)總線）、節(jié)點(diǎn)總線（Node Bus）（傳輸速率10Mb／s；同軸電纜30m；可下掛64個(gè)站組件）和現(xiàn)場(chǎng)總線（Field Bus）CP40（可掛24個(gè)FBM）和CP60（可掛30個(gè)FCM。每個(gè)FCM可掛39FBM）。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。 1．2 DCS I／A70系統(tǒng)的特點(diǎn) I／A70系統(tǒng)的軟件、硬件和通訊都廣泛采用了開(kāi)放型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。硬件品種少，可靠性高，組態(tài)靈活。 （1）硬件與軟件的發(fā)展可相互獨(dú)立發(fā)展。 （2）采用先進(jìn)的實(shí)時(shí)目標(biāo)管理技術(shù)，可方便地訪問(wèn)整個(gè)I，A系統(tǒng)和所連接的信息網(wǎng)絡(luò)上的信息。 （3）通過(guò)以太網(wǎng)接口與信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接以及提供智能現(xiàn)場(chǎng)儀表接口與IFD的數(shù)字集成，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理信息網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)的測(cè)量一體化。 （4）I，0組件全部為變壓器耦合隔離和光電隔離，一對(duì)一轉(zhuǎn)化，具有自診斷、自恢復(fù)功能。過(guò)流保護(hù)，不用保險(xiǎn)絲提高系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。 （5）可靠性高，采用表面安裝技術(shù)尺寸小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單．電子組件采用全封閉的結(jié)構(gòu)．增強(qiáng)了抗環(huán)境腐蝕的能力。控制容錯(cuò)技術(shù)，通訊冗余技術(shù)和矩陣供電方式，保證了系統(tǒng)的可靠性。 （6）處理機(jī)和I／O卡件都有自診斷程序，可進(jìn)行報(bào)警打印．CRT報(bào)警顯示，有故障的組件紅燈顯示，無(wú)需人工判斷，所有組件可帶電更換。 （7）I／A70系統(tǒng)軟件組態(tài)靈活，調(diào)試方便．繪圖方便，帶有豐富的模塊庫(kù)，系統(tǒng)軟件具有較強(qiáng)的自診斷能力，在系統(tǒng)運(yùn)行中周期性對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及各模板的狀態(tài)進(jìn)行自診斷．提供狀態(tài)顯示報(bào)警 1．3 DCS I／A70系統(tǒng)的組成 在煙酰胺生產(chǎn)中采用了I／A70 DCS控制系統(tǒng)，按照“分散控制、分散操作、集中顯示”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)有一臺(tái)工程師站及四個(gè)操作員站。分別對(duì)四個(gè)工段（氨氧化站、萃取蒸餾站、生化水解站、濃縮噴霧干燥站）進(jìn)行顯示和控制。 1．4 DCS I／A70系統(tǒng)的硬件配置 上位機(jī)采用DELL工控機(jī)，F(xiàn)OXBORO控制機(jī)柜配置CP40、電源單元、FBM 卡件（接收AI、AO、DI、DO信號(hào)）?，F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)經(jīng)過(guò)端子柜與FBM卡件連接，所有CP采用冗余配置。 1．5 DCS I／A70系統(tǒng)的軟件 系統(tǒng)組態(tài)軟件、綜合控制組態(tài)軟件、系統(tǒng)監(jiān)視軟件、設(shè)備監(jiān)視軟件、功能塊匯總訪問(wèn)軟件、操作員信息接口軟件、系統(tǒng)管理顯示處理軟件、電子表格軟件、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、生產(chǎn)模型軟件、FOXCAD等等，I／A70操作系統(tǒng)支持C和FORTRAN編程語(yǔ)言，包括編譯程序、鏈接程序、調(diào)試程序和語(yǔ)義檢驗(yàn)程序。 1．6 DCS I／A70系統(tǒng)的主要功能 DCS I／AT0控制系統(tǒng)能完成以下功能：過(guò)程參數(shù)檢測(cè)控制（溫度、壓力、液位、物位、電導(dǎo)率、PH計(jì)、產(chǎn)品濃度等）；計(jì)算累積、工藝中機(jī)電設(shè)備起?？刂坪吐?lián)鎖報(bào)警?？蓪?shí)現(xiàn)單回路PID控制、串級(jí)控制、順序控制等多種控制方式。 單回路控制如圖2所示。 把現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)連接到DCS的FBM卡件上。在功能組態(tài)中使用AIN模擬輸入模塊構(gòu)成模擬檢測(cè)回路．AIN模塊將FBM來(lái)的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行修正、標(biāo)度、報(bào)警等處理，其輸出被連到PID模塊的測(cè)量參數(shù)MEAS，HD模塊根據(jù)測(cè)量值與設(shè)定值SPT的偏差及P、I、D整定參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行運(yùn)算．其輸出被連到AOUT模塊的輸入MEAS．AOUT模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行輸出修正后送到FBM的輸出點(diǎn)。 串級(jí)調(diào)節(jié)回路如圖3所示。 串級(jí)調(diào)節(jié)回路由二個(gè)AIN模塊，二個(gè)PID模塊和一個(gè)AOUT模塊組成。當(dāng)閉環(huán)運(yùn)行時(shí)副調(diào)節(jié)器處于遠(yuǎn)方設(shè)定狀態(tài)，其遠(yuǎn)方設(shè)定值參數(shù)RSP連到主調(diào)節(jié)器的輸出參數(shù)OUT。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換到閉環(huán)控制，主調(diào)節(jié)器的初始化輸入信號(hào)（INITI）取自副調(diào)節(jié)器的初始化輸出信號(hào)（INITO）。主調(diào)節(jié)器的反計(jì)算輸入信號(hào)（BCALCI）取自副調(diào)節(jié)器的反計(jì)算輸出信號(hào)（BCALCO）。同時(shí)副調(diào)節(jié)器的初始化輸入信號(hào)和反計(jì)算輸入信號(hào)分別與AOUT模塊的初始化信號(hào)和反計(jì)算輸出信號(hào)相連。 1.7 DCS I，A70系統(tǒng)的組態(tài) （1）該系統(tǒng)組態(tài)方便，在工程師站進(jìn)行各工段的組態(tài)．首先進(jìn)行CIO組態(tài)，建立各工段的站名A13CP4， 再在各站中建立各自的Compound名A1030．在A1030下建所需測(cè)量和控制的參數(shù)模塊，如圖4所示：流量FT08（AIN塊）、FC08（PID塊）；FV08 （AOUT 塊）、SWTH08 （SWCH 塊）Logic01（CALC）；然后進(jìn)行功能圖形的連接，在進(jìn)入Fox draw中繪制該模塊的控制圖（如圖4），然后進(jìn)行連接。在圖4中系統(tǒng)對(duì)A1030FT08進(jìn)行了顯示和A1030FV進(jìn)行了單回路控制。并把邏輯條件<1>聯(lián)鎖進(jìn)單回路控制中。當(dāng)邏輯<1>有報(bào)警時(shí)圖中邏輯<1>到SWTH方塊的連線紅，AIO3OFC08的輸出不起作用．A1030FV的輸出只能由手動(dòng)在面板中Min處給定或在Fox select中。由A1030FV08手動(dòng)給定。不論是簡(jiǎn)單控制還是復(fù)雜控制，系統(tǒng)都可繪制出功能圖，利用不同的功能塊進(jìn)行組態(tài)，完成一系列控制功能。系統(tǒng)任一操作站都可對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行操作，根據(jù)每個(gè)操作站的控制范圍，組態(tài)相應(yīng)的控制畫面，保證每個(gè)操作站只響應(yīng)本工段內(nèi)的報(bào)警信息。各工段操作站顯示流程圖畫面、控制畫面、報(bào)警畫面和趨勢(shì)記錄畫面等，可相互轉(zhuǎn)換顯示畫面，滿足各工段操作員的控制操作與生產(chǎn)監(jiān)視要求。 （2）系統(tǒng)具有歷史組態(tài)與過(guò)程報(bào)表功能。 1．8 DCS I，A70系統(tǒng)的調(diào)試、投運(yùn) 必須對(duì)DCS I／A70系統(tǒng)逐點(diǎn)進(jìn)行IQ測(cè)試及相關(guān)功能的測(cè)試，確保系統(tǒng)滿足工藝要求。當(dāng)全部測(cè)試完成后，系統(tǒng)投入運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一年多的使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足了生產(chǎn)工藝的控制要求。 1．9 DCS I／A70系統(tǒng)的幾項(xiàng)技術(shù)措施 （1）設(shè)立DCS系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng)。 （2）DCS主機(jī)與I／O通道的交流電源分別供電采用（UPS與市電并聯(lián)），防止當(dāng)通道電源故障時(shí)影響主機(jī)，并且這樣設(shè)計(jì)可以保證在不停主機(jī)的狀態(tài)下檢修I／O通道。 （3）對(duì)工藝參數(shù)、ICC組態(tài)等分別設(shè)置了多級(jí)權(quán)限，保證了系統(tǒng)安全可靠。 2 結(jié)語(yǔ) 已經(jīng)采用兩套DCS I／A70系統(tǒng)對(duì)煙酰胺生產(chǎn)工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。從1998年至今系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝生產(chǎn)的要求。 參考文獻(xiàn)： [1]美國(guó)FOXBOX公司．DCS I／AT0系統(tǒng)培訓(xùn)手冊(cè)[Z]． [2]袁任光．集散型控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2005． [3]張?jiān)粕?，祝曉紅，王靜．網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，2003．