摘 要：介绍了一套适用于化纤长丝生产线的DCS控制系统，该系统通过总线方式将生产线上相关的控制点集中到中央控制室进行集中监控，实现了生产工艺、设备控制、现场管理集中在一个控制系统完成，分级管理的目的。
关键词：DCS控制系统 总线 化纤
1 前言
      一般的化纤长丝生产线主要包括：聚合装置熔体输送系统（直接纺）或干燥螺杆挤压熔融系统（间接纺）、纺丝系统、牵伸及卷绕系统几大部分。在整个生产线上，有大量的工艺参数需要控制。如纺丝过程的温度、压力、流速和转速；牵伸卷绕过程中的温度、转速和纺丝张力等。我们开发的DCS（DigitalControl System）系统就是针对纺丝生产流程，将整个生产线的工艺经过分级控制，最后达到集中监控的效果。
2 系统
      该系统采用工业以太网和数据总线技术，进行系统集成，使得系统的可靠性、先进性、开放性、易维护性及可扩展性大大提高。整个自动化控制过程严格按照长丝熔体纺的工艺流程进行，并有多级报警记录，完成不同的过程控制，实现了管控一体化，优化和提高了系统控制的性能和效率。
      DCS系统主要用于长丝熔体纺全流程工艺参数的设定、修改和现场监控及生产数据统计。
3 系统结构
      由主监控系统、通讯服务器系统、网络集中接线控制系统、熔体输送管路部分的温度压力测试反馈及报警显示系统、纺丝部分的温度压力控制及报警显示系统、牵伸部分的速度及温度控制系统、卷绕部分的控制系统等七部分组成。总系统如图1所示。

4 系统功能
4．1 主监控系统
      系统上层主监控系统采用2台SIEMENS工控机作为监控站，系统由位于主控室的1套WINCC6．0计算机操作员站和1套WINCC 6．0工程师站组成。操作员站和工程师站安装Windows 2000操作系统作为WINCC 6．0运行平台。监控系统通过工业以太网与康海NC602通讯服务器通信，实现实时监控（如图2所示）。

4．1．1 工程师站
      通过工程师站完成网络组态，建立过程数据库，建立流程图画面，编制各种报表，设计控制程序等功能；功能框图如图3所示。

4.1.2 操作员站
      工艺管理人员通过操作员站完成对连续和非连续生产过程进行监视和控制，信号报警和报警打印，趋势打印和显示，Et志和报表打印，流程图画面显示，系统状态显示等功能。功能图如图4。

      该监控系统由系统主画面和若干子画面组成，全面直观反映长丝熔体纺生产的全部过程。画面之间的切换用鼠标简单的击点工艺画面键或功能指示
键即可，操作十分简便。部分监控画面及主要功能如下：
      卷绕速度变化曲线如图5所示。

      历史纪录归档如图6所示。

      纺丝部分参数设置画面如图7所示。

      卷绕部分参数设置画面如图8所示。

      卷绕部分实时参数显示画面如图9所示。

4．1．3 系统的妥全策略
      本系统的安全策略，利用Windows 2000和WINCC 6．0提供的双重安全功能。Windows 2000在企业网络系统层面负责管理操作人员或系统管理员登录，而WINCC6．0通过设置不同的安全级别在应用层面对用户的操作权限进行控制，从而保证系统和正常操作，防止越权操作。为保证系统的安全可靠运行，监控系统提供操作员和工程师2种权限，以保证系统的安全机制。
4．2 系统下层的控制系统
      系统下层控制系统的控制器由英国欧陆公司的温度压力调节器以及动力单元日本安川的变频器组成。康海NC602串口通讯服务器与现场818型欧陆表、现场安川T7V型变频器、各字测温测压传感器之间通过数据总线隔离放大器后连接，由此共同完成长丝熔体纺的过程控制及现场参数的测量和控制任务。
4．2．1 熔体输送管路部分的熔体的温度压力监测该系统对熔体输送管路部分的监控点主要有几个部分：增压泵前的温度、压力显示，增压泵后的温度、压力控制及显示；热交换器前的温度、压力显示，热交换器后的温度、压力控制及显示；热媒温度的控制及显示；管路部分的控制监测点如图10所示。

      该系统管路输送部分的温度、压力控制采用英国EUROTHERM 公司的818型仪表。此仪表既可用于温度控制也可以用于压力控制，主要技术指标：单回路控制仪表；支持自整定，自适应功能；过程输入为4～20 mA，0～10 VDC；测量精度为0．25％；支持数字通讯；支持程序给定及阀门控制功能。
      该系统利用此表完成各测温测压点传感器的数据采集和控制功能，利用它的数字通讯功能，选用Modbus RTU协议，通过数据总线经过隔离放大器与通讯服务器NC602相连进行数据交换。
4．2．2 纺丝部分的控制系统
      该系统主要有以下几部分，如图11所示。

4．2．3 牵伸部分
      该系统的牵伸部分的控制主要由冷辊（导盘）控制系统和热辊控制系统2部分组成。导盘的控制采用日本安川T7V系列变频器，采用单纺位，单辊独立变频驱动。为了实现与通讯服务器的数据交换，此变频也专门配置了通讯模块，通讯方式也采用（MODBUS）串行通讯方式。
      热辊的控制系统由热辊供应商提供。接入DCS系统，双方只需确认通讯方式、协议和接口。
4．2．4 卷绕部分的控制系统
      卷绕部分的卷绕机是由PLC实现整机单位独立控制的。每个位的数据来源于PLC，选用Modb—US协议，然后经过信号隔离器与工控机进行时实通讯。
卷绕控制部分通讯系统，如图12所示。

5 总结
      该系统已稳定运行半年多，目前产品的合格率达99％以上，其中优等品占95％以上．运行结果表明DCS控制系统的监测控制充分满足化纤控制系统中高精度的同步控制要求，对化纤生产厂的安全运行、优化管理等方面起到了至关重要的作用。把熔体输送、纺丝部分、牵伸部分、卷绕部分的监控系统集中在工程师站和操作员站，这样具有管理集中、开放性、成本低等特点。它可将来自不同公司的不同类型产品无缝地组合成一体，并以一体化的网络平台技术为基础，实现了安全、透明、经济的需要。