摘 要：介紹了一套適用于化纖長(zhǎng)絲生產(chǎn)線的DCS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過總線方式將生產(chǎn)線上相關(guān)的控制點(diǎn)集中到中央控制室進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝、設(shè)備控制、現(xiàn)場(chǎng)管理集中在一個(gè)控制系統(tǒng)完成，分級(jí)管理的目的。 關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng) 總線 化纖 1 前言 一般的化纖長(zhǎng)絲生產(chǎn)線主要包括：聚合裝置熔體輸送系統(tǒng)（直接紡）或干燥螺桿擠壓熔融系統(tǒng)（間接紡）、紡絲系統(tǒng)、牽伸及卷繞系統(tǒng)幾大部分。在整個(gè)生產(chǎn)線上，有大量的工藝參數(shù)需要控制。如紡絲過程的溫度、壓力、流速和轉(zhuǎn)速；牽伸卷繞過程中的溫度、轉(zhuǎn)速和紡絲張力等。我們開發(fā)的DCS（DigitalControl System）系統(tǒng)就是針對(duì)紡絲生產(chǎn)流程，將整個(gè)生產(chǎn)線的工藝經(jīng)過分級(jí)控制，最后達(dá)到集中監(jiān)控的效果。 2 系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)總線技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)集成，使得系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性、開放性、易維護(hù)性及可擴(kuò)展性大大提高。整個(gè)自動(dòng)化控制過程嚴(yán)格按照長(zhǎng)絲熔體紡的工藝流程進(jìn)行，并有多級(jí)報(bào)警記錄，完成不同的過程控制，實(shí)現(xiàn)了管控一體化，優(yōu)化和提高了系統(tǒng)控制的性能和效率。 DCS系統(tǒng)主要用于長(zhǎng)絲熔體紡全流程工藝參數(shù)的設(shè)定、修改和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由主監(jiān)控系統(tǒng)、通訊服務(wù)器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)集中接線控制系統(tǒng)、熔體輸送管路部分的溫度壓力測(cè)試反饋及報(bào)警顯示系統(tǒng)、紡絲部分的溫度壓力控制及報(bào)警顯示系統(tǒng)、牽伸部分的速度及溫度控制系統(tǒng)、卷繞部分的控制系統(tǒng)等七部分組成?？傁到y(tǒng)如圖1所示。 [b]4 系統(tǒng)功能 4．1 主監(jiān)控系統(tǒng)[/b] 系統(tǒng)上層主監(jiān)控系統(tǒng)采用2臺(tái)SIEMENS工控機(jī)作為監(jiān)控站，系統(tǒng)由位于主控室的1套WINCC6．0計(jì)算機(jī)操作員站和1套WINCC 6．0工程師站組成。操作員站和工程師站安裝Windows 2000操作系統(tǒng)作為WINCC 6．0運(yùn)行平臺(tái)。監(jiān)控系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與康海NC602通訊服務(wù)器通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控（如圖2所示）。 4．1．1 工程師站 通過工程師站完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，建立過程數(shù)據(jù)庫(kù)，建立流程圖畫面，編制各種報(bào)表，設(shè)計(jì)控制程序等功能；功能框圖如圖3所示。 4.1.2 操作員站 工藝管理人員通過操作員站完成對(duì)連續(xù)和非連續(xù)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，信號(hào)報(bào)警和報(bào)警打印，趨勢(shì)打印和顯示，Et志和報(bào)表打印，流程圖畫面顯示，系統(tǒng)狀態(tài)顯示等功能。功能圖如圖4。 該監(jiān)控系統(tǒng)由系統(tǒng)主畫面和若干子畫面組成，全面直觀反映長(zhǎng)絲熔體紡生產(chǎn)的全部過程。畫面之間的切換用鼠標(biāo)簡(jiǎn)單的擊點(diǎn)工藝畫面鍵或功能指示 鍵即可，操作十分簡(jiǎn)便。部分監(jiān)控畫面及主要功能如下： 卷繞速度變化曲線如圖5所示。 歷史紀(jì)錄歸檔如圖6所示。 紡絲部分參數(shù)設(shè)置畫面如圖7所示。 卷繞部分參數(shù)設(shè)置畫面如圖8所示。 卷繞部分實(shí)時(shí)參數(shù)顯示畫面如圖9所示。 4．1．3 系統(tǒng)的妥全策略 本系統(tǒng)的安全策略，利用Windows 2000和WINCC 6．0提供的雙重安全功能。Windows 2000在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面負(fù)責(zé)管理操作人員或系統(tǒng)管理員登錄，而WINCC6．0通過設(shè)置不同的安全級(jí)別在應(yīng)用層面對(duì)用戶的操作權(quán)限進(jìn)行控制，從而保證系統(tǒng)和正常操作，防止越權(quán)操作。為保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)提供操作員和工程師2種權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全機(jī)制。 4．2 系統(tǒng)下層的控制系統(tǒng) 系統(tǒng)下層控制系統(tǒng)的控制器由英國(guó)歐陸公司的溫度壓力調(diào)節(jié)器以及動(dòng)力單元日本安川的變頻器組成?？岛C602串口通訊服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)818型歐陸表、現(xiàn)場(chǎng)安川T7V型變頻器、各字測(cè)溫測(cè)壓傳感器之間通過數(shù)據(jù)總線隔離放大器后連接，由此共同完成長(zhǎng)絲熔體紡的過程控制及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量和控制任務(wù)。 4．2．1 熔體輸送管路部分的熔體的溫度壓力監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)對(duì)熔體輸送管路部分的監(jiān)控點(diǎn)主要有幾個(gè)部分：增壓泵前的溫度、壓力顯示，增壓泵后的溫度、壓力控制及顯示；熱交換器前的溫度、壓力顯示，熱交換器后的溫度、壓力控制及顯示；熱媒溫度的控制及顯示；管路部分的控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖10所示。 該系統(tǒng)管路輸送部分的溫度、壓力控制采用英國(guó)EUROTHERM 公司的818型儀表。此儀表既可用于溫度控制也可以用于壓力控制，主要技術(shù)指標(biāo)：?jiǎn)位芈房刂苾x表；支持自整定，自適應(yīng)功能；過程輸入為4～20 mA，0～10 VDC；測(cè)量精度為0．25％；支持?jǐn)?shù)字通訊；支持程序給定及閥門控制功能。 該系統(tǒng)利用此表完成各測(cè)溫測(cè)壓點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)采集和控制功能，利用它的數(shù)字通訊功能，選用Modbus RTU協(xié)議，通過數(shù)據(jù)總線經(jīng)過隔離放大器與通訊服務(wù)器NC602相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 4．2．2 紡絲部分的控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要有以下幾部分，如圖11所示。 4．2．3 牽伸部分 該系統(tǒng)的牽伸部分的控制主要由冷輥（導(dǎo)盤）控制系統(tǒng)和熱輥控制系統(tǒng)2部分組成。導(dǎo)盤的控制采用日本安川T7V系列變頻器，采用單紡位，單輥獨(dú)立變頻驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)與通訊服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換，此變頻也專門配置了通訊模塊，通訊方式也采用（MODBUS）串行通訊方式。 熱輥的控制系統(tǒng)由熱輥供應(yīng)商提供。接入DCS系統(tǒng)，雙方只需確認(rèn)通訊方式、協(xié)議和接口。 4．2．4 卷繞部分的控制系統(tǒng) 卷繞部分的卷繞機(jī)是由PLC實(shí)現(xiàn)整機(jī)單位獨(dú)立控制的。每個(gè)位的數(shù)據(jù)來源于PLC，選用Modb—US協(xié)議，然后經(jīng)過信號(hào)隔離器與工控機(jī)進(jìn)行時(shí)實(shí)通訊。 卷繞控制部分通訊系統(tǒng)，如圖12所示。 5 總結(jié) 該系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行半年多，目前產(chǎn)品的合格率達(dá)99％以上，其中優(yōu)等品占95％以上．運(yùn)行結(jié)果表明DCS控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制充分滿足化纖控制系統(tǒng)中高精度的同步控制要求，對(duì)化纖生產(chǎn)廠的安全運(yùn)行、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用。把熔體輸送、紡絲部分、牽伸部分、卷繞部分的監(jiān)控系統(tǒng)集中在工程師站和操作員站，這樣具有管理集中、開放性、成本低等特點(diǎn)。它可將來自不同公司的不同類型產(chǎn)品無縫地組合成一體，并以一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了安全、透明、經(jīng)濟(jì)的需要。