摘要：介紹了FOXBORO的I／A70 DCS系統(tǒng)實際應(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)計思路和實現(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是目前國際自動控制行業(yè)主流系統(tǒng)。70年代以來，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—— 計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT顯示技術(shù)和自動控制技術(shù)集為一體，使自動化儀表裝置向系統(tǒng)化、分散化、多樣化和高性能化的方向產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍 由分布式控制系統(tǒng)的分散結(jié)構(gòu)替代計算機(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，DCS在我國工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，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，計算機(jī)技術(shù)、容錯技術(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、開放化發(fā)展．它具有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、實現(xiàn)人機(jī)對話、便于操作、安全可靠。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展．DCS系統(tǒng)在國內(nèi)工業(yè)也得到了普遍應(yīng)用．成功地將美國FOXBOX公司生產(chǎn)的DCS I／A70系統(tǒng)應(yīng)用在煙酰胺生產(chǎn)過程中。 [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)是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所定義的開放系統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)（OSI）基礎(chǔ)上，分為四個層次，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個節(jié)點總線）、節(jié)點總線（Node Bus）（傳輸速率10Mb／s；同軸電纜30m；可下掛64個站組件）和現(xiàn)場總線（Field Bus）CP40（可掛24個FBM）和CP60（可掛30個FCM。每個FCM可掛39FBM）。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。 1．2 DCS I／A70系統(tǒng)的特點 I／A70系統(tǒng)的軟件、硬件和通訊都廣泛采用了開放型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的。硬件品種少，可靠性高，組態(tài)靈活。 （1）硬件與軟件的發(fā)展可相互獨立發(fā)展。 （2）采用先進(jìn)的實時目標(biāo)管理技術(shù)，可方便地訪問整個I，A系統(tǒng)和所連接的信息網(wǎng)絡(luò)上的信息。 （3）通過以太網(wǎng)接口與信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接以及提供智能現(xiàn)場儀表接口與IFD的數(shù)字集成，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)管理信息網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)的測量一體化。 （4）I，0組件全部為變壓器耦合隔離和光電隔離，一對一轉(zhuǎn)化，具有自診斷、自恢復(fù)功能。過流保護(hù)，不用保險絲提高系統(tǒng)運行時間。 （5）可靠性高，采用表面安裝技術(shù)尺寸小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單．電子組件采用全封閉的結(jié)構(gòu)．增強了抗環(huán)境腐蝕的能力。控制容錯技術(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)行報警打?。瓹RT報警顯示，有故障的組件紅燈顯示，無需人工判斷，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，系統(tǒng)軟件具有較強的自診斷能力，在系統(tǒng)運行中周期性對系統(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。整個DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)有一臺工程師站及四個操作員站。分別對四個工段（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）?，F(xiàn)場的信號經(jīng)過端子柜與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編程語言，包括編譯程序、鏈接程序、調(diào)試程序和語義檢驗程序。 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：過程參數(shù)檢測控制（溫度、壓力、液位、物位、電導(dǎo)率、PH計、產(chǎn)品濃度等）；計算累積、工藝中機(jī)電設(shè)備起停控制和聯(lián)鎖報警?？蓪崿F(xiàn)單回路PID控制、串級控制、順序控制等多種控制方式。 單回路控制如圖2所示。 把現(xiàn)場儀表信號連接到DCS的FBM卡件上。在功能組態(tài)中使用AIN模擬輸入模塊構(gòu)成模擬檢測回路．AIN模塊將FBM來的測量信號進(jìn)行修正、標(biāo)度、報警等處理，其輸出被連到PID模塊的測量參數(shù)MEAS，HD模塊根據(jù)測量值與設(shè)定值SPT的偏差及P、I、D整定參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行運算．其輸出被連到AOUT模塊的輸入MEAS．AOUT模塊對信號進(jìn)行輸出修正后送到FBM的輸出點。 串級調(diào)節(jié)回路如圖3所示。 串級調(diào)節(jié)回路由二個AIN模塊，二個PID模塊和一個AOUT模塊組成。當(dāng)閉環(huán)運行時副調(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。為了實現(xiàn)無擾動切換到閉環(huán)控制，主調(diào)節(jié)器的初始化輸入信號（INITI）取自副調(diào)節(jié)器的初始化輸出信號（INITO）。主調(diào)節(jié)器的反計算輸入信號（BCALCI）取自副調(diào)節(jié)器的反計算輸出信號（BCALCO）。同時副調(diào)節(jié)器的初始化輸入信號和反計算輸入信號分別與AOUT模塊的初始化信號和反計算輸出信號相連。 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>有報警時圖中邏輯<1>到SWTH方塊的連線紅，AIO3OFC08的輸出不起作用．A1030FV的輸出只能由手動在面板中Min處給定或在Fox select中。由A1030FV08手動給定。不論是簡單控制還是復(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)任一操作站都可對全系統(tǒng)進(jìn)行操作，根據(jù)每個操作站的控制范圍，組態(tài)相應(yīng)的控制畫面，保證每個操作站只響應(yīng)本工段內(nèi)的報警信息。各工段操作站顯示流程圖畫面、控制畫面、報警畫面和趨勢記錄畫面等，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)與過程報表功能。 1．8 DCS I，A70系統(tǒng)的調(diào)試、投運 必須對DCS I／A70系統(tǒng)逐點進(jìn)行IQ測試及相關(guān)功能的測試，確保系統(tǒng)滿足工藝要求。當(dāng)全部測試完成后，系統(tǒng)投入運行。經(jīng)過一年多的使用，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)的幾項技術(shù)措施 （1）設(shè)立DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(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)通道電源故障時影響主機(jī)，并且這樣設(shè)計可以保證在不停主機(jī)的狀態(tài)下檢修I／O通道。 （3）對工藝參數(shù)、ICC組態(tài)等分別設(shè)置了多級權(quán)限，保證了系統(tǒng)安全可靠。 2 結(jié)語 已經(jīng)采用兩套DCS I／A70系統(tǒng)對煙酰胺生產(chǎn)工藝進(jìn)行實時控制。從1998年至今系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，完全滿足現(xiàn)場工藝生產(chǎn)的要求。 參考文獻(xiàn)： [1]美國FOXBOX公司．DCS I／AT0系統(tǒng)培訓(xùn)手冊[Z]． [2]袁任光．集散型控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)與實例[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2005． [3]張云生，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．