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  　摘 要：從系統硬件、系統軟件、系統網絡3個方面介紹了橫河公司的CENTUM—CS3000控制系統的組成。以酯化釜回流EG的流量控制、酯化釜液位控制系統和酯化釜攪拌電機聯鎖為例，論述了該控制系統在生產中的應用。

　　關鍵詞：PET；控制系統；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計劃的一個項目，即“聚酯／無機納米粒子高性能復合材料”的中試研制任務，并獲得了2項國家發明專利。2006年l2月，建成了國內第一套新型連續式高性能4萬t／a無機納米聚酯生產線，并順利開車投產。該生產裝置的控制系統采用的是性價比較高的日本橫河CENTUM CS3000分散型控制系統。整套裝置有6o余個控制回路，140余個測試回路，80余個報警聯鎖回路，I／O點數近500個。

　　1 系統組成

　　1．1 系統硬件

　　1．1．1 操作站

　　CS3000的人機接口站（Human Interface Sta—tion）簡稱HIS，它采用通用PC機作為人機接口站，以Windows2000作為操作系統，具有開放的操作環境，同時將DCS的功能與PC機完美緊密地結合起來，不但具有操作、監視功能，而且還具有進行系統生成和維護功能。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設備狀況，甚至可以觀察到控制站上的某一個I／O點的狀態。屏幕的掃描時間為1s，HIS可以顯示各種畫面，如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監視設備運行狀態，通過指令窗口發送指令、記錄報警及其他事項和確認報警。我公司選用了4臺DELL PC機作為HIS，1臺用于工程師站，3臺用于操作員站。

　　1．1．2 控制站

　　現場控制站（Field Control Station）簡稱FCS，FCS為CS3000提供過程控制功能，如反饋控制、順序控制、批量控制及其他復雜控制等。它接受來自現場的各種信號并根據工程設定條件和操作員站發出的指令完成對工業控制對象的過程控制，整個生產過程被控制在最優化狀態下進行。

　　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，經變壓、整流后為各卡件或系統供電；（2）過程控制卡（PIocessor module）：實施各種控制運算；（3）Vnet通訊網絡連接器（Vnet coupler unit）：進行網絡通訊，實現各站之間的數據交換；（4）I／O模塊（Iuput／Output module）：它接收來自現場的各種過程信號，完成各信號的模數轉換、量程轉換等。

　　1．1．3 I／0卡件

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

　　1．2 系統軟件

　　CS3000系統中的HIS分為工程師站和操作員站，兩者的區別主要在于CS3000系統軟件部分不同，操作員站只具有操作、監視功能，而工程師站除了有操作、監視功能外，還具有系統組態功能。軟件配置如表2所示：

　　1．3 系統網絡

　　CS3000網絡連接有V網（Vnet）和以太網（Ethernet）。V網是連接系統內各部件的實時控制網，即用于連接HIS和FCS之問的通訊；以太網是系統內各HIS間進行數據交換的網絡，即用于操作站和工程師站間的通訊，網絡構成見圖2。

　　2 主要控制系統的應用

　　本公司設計單系列生產能力為150t／d，采用PTA法四釜流程連續生產裝置，以PTA裝置的精對苯二甲酸和乙二醇為原料，經過漿料調配、酯化、預縮聚、終縮聚等工藝，生產熔體和聚酯切片。主要控制系統在應用中的組態以酯化釜為例。

　　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）]發生酯化反應，_二般為了減少新鮮EG的消耗量，通常是加入經過工藝塔回收的EG，加人的回流EG量與酯化釜的進料量成一定的比例關系，構成了串級控制回路，工藝流程如圖3所示。

　　利用CS3000的組態平臺，組態如圖4所示。

    組態詳細介紹

　　BDSET是個數據輸人功能塊（BDSET-1L），用于輸入量比 參數和回流量比-，參數，這2個參數會在下面的CK-03計算模塊中被引用。

　　CK-03是個計算模塊（CALCU），根據酯化釜進料流量20FRC-01．PV，量比M和回流量比J按照一定的關系式計算出進酯化釜的回流EG量。程序為

　　PROGRAM

　　AUAS N 20FRC-01．PV

　　AUAS J BDSET．DT01 ! 回流量比設定

　　AUAS M BDSET．DT02 ! 量比設定

　　CPV=＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ! 計算結果為回流EG量

　　END

　　21FRC-03是個常規PID控制模塊，實現回流EG流量的PID控制。CK-03和21FRC-03構成了串級控制回路，可以達到酯化釜的回流EG量和酯化釜的進料量自動匹配，自動調節，實現了產量變化時，仍然能自動平穩調節。

　　2．2 酯化釜液位控制系統

　　酯化釜液位復雜控制系統是酯化反應中重要控制系統之一，利用CS3000系統的控制組態平臺，酯化釜液位20LRC-O1，進酯化釜的管道漿料流量20FRC-01與2臺漿料泵的轉速16SRC-01A／16SRC-01B構成了多級復雜控制回路，實現了對酯化釜液位的穩定調節，系統組態如圖5所示。

　　組態中使用了常規PID控制功能塊（PID），用以實現基本控制功能，而串級控制信號分布功能塊（FOUT），用以把20FRC～I的輸出信號分別給2臺漿料泵各自轉速控制作設定。裝置投運后，操作人員可以根據工藝生產實際情況，通過修改各個功能塊的工作方式，靈活調節復雜控制回路，有如下3種調節方法。

　　（1）20-FRC-01和16-SRC-01A／B串級控制：設置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，即由進酯化釜的漿料流量和漿料泵構成串級控制回路，液位作為監視參數。

　　（2）20一LRC-01，20一FRC-01和16一SRC-01A／B多級復雜控制：設置16．SRC～IA／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，構成多級復雜控制回路，來調節酯化釜的液位。

　　（3）手動控制方式：20．FRC-01，20一LRC-01和16一SRC-01A／B的工作方式均為MAN，調節P一161A／B的頻率控制漿料流量，從而穩定調節酯化釜液位。裝置投產后，實踐證明此復雜控制回路運行平穩可靠，實現了工藝操作的要求。

　　3 邏輯聯鎖組態

　　在CENTUM．CS3000控制系統中，為用戶提供了2種邏輯聯鎖的組態方式，分別是順控表方式（ST16）和邏輯圖方式（LC64）。DCS維護工程師可以根據自己的習慣來選擇采用什么方式來組態，這里介紹邏輯圖組態方式（LC64），現以酯化釜攪拌電機聯鎖為例，順控邏輯如圖6所示。

　　聯鎖條件：

　　a．聯鎖按鈕SW 狀態為ENABLED，即聯鎖程序啟用；聯鎖按鈕SW狀態為DISABLED，即聯鎖程序禁用。

　　b．酯化釜液位20LRC-01低報。

　　聯鎖動作：酯化釜攪拌電機停止。

　　聯鎖組態如下：

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

　　其中：SW為內部定義的開關量，用于聯鎖程序啟用的按鈕； 

　　20LRC-01．ALRM．LO代表酯化釜液位低報警；P-O1．MODE．AUT和P-01．CSV．0為聯鎖程序的執行動作，即酯化釜攪拌電機停止。

　　4 結語

　　該系統經過1a多的運行，充分體現了其優越的性能。運行結果表明其工作穩定可靠，操作界面友好，組態靈活，維護方便。