CENTUM CS3000生产控制系统在ABS装置上的应用介绍

1 装置概述

大庆年产5万吨ABS装置，1997年9月年年底开工投产装置生产采用韩国味元公司的专利技术，2005年底改扩建为年产ABS产品10万吨，该装置采用乳液接枝聚合工艺，该工艺是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯为主要原料的三元共聚工艺过程；该工艺过程包括以下四个过程：首先是采用乳液聚合工艺的PB聚合反应，然后是采用乳液接枝聚合丁艺的ABS接枝反应，之后，ABS接枝聚合物通过凝聚、脱水、干燥制得ABS接枝粉料，最后是该粉料与SAN粒料和各种添加剂进行均匀掺混用以生产ABS的最终产品。

2 控制系统的系统结构及硬件配置

2.1系统结构

针对改扩建后的工艺及设备控制要求，采用横河CS一3000系统。

随着产业信息技术的飞速发展，以提高综合经济效益为目标的生产及管理综合自动化成为必然趋势。为此，横河电机在产品的设计制造、研究开发上提出了面向21世纪的ETS（Enterprise Technology Solutions）的系统概念，从工厂的生产运行 , 综合效益为出发点，充分满足工厂的各种需求，以最先进的技术 , 最可靠的产品 , 为用户提供从设计开发到现场服务的完善、优化适用的综合决策方案。CS（Concentral Solution）系列综合生产管理与控制系统CENTUM-CS3000，即是横河ETS概念的最重要产品之一。

横河电机的 CENTUM CS3000 是一套可靠的、稳定的、开放的新一代的集散控制系统，是世界上第一套以 WINDOWS XP 为操作平台的 DCS 系统。 它采用了最新的“Open Network Technologies”和经现场证明了的具有高可靠性的硬件和软件。

CENTUM CS3000 系统结构十分灵活，可根据用户的需要配置不同规模大小的系统， CS3000 拥有传统 DCS 系统所具有的所有的功能和特点，同时支持 HART 和基金会现场总线。不但可以和横河前几代系统进行数据通讯，而且还可以与其他 DCS 、 PLC 、 ESD 厂家的系统进行数据通讯。通过与工厂上层管理系统包括 PIMS 、 LIMS 、以及 ERP 等系统的连接，可以完全实现工厂一体化管理，使工厂各个部门即使了解到现场的生产情况。

CENTUM-CS3000 综合生产控制系统正是横河公司为体现 ETS 概念而开发生产的新一代集散型控制系统（DCS）的旗舰。

横河电机CENTUM CS3000集散控制系统（DCS）是一个结构真正开放的系统，较前几代产品在性能上有很大的提高。该系统主要特点如下：

（1）采用Windows XP标准操作系统，支持DDE／OPC。

（2）独家采用了4 CPU冗余容错技术的现场控制站，实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠错与连续不问断地控制。

（3）采用横河公司的V—NET控制总线，该控制总线速度可高达100 Mbps。满足了用户对实时性和大规模数据通讯的要求。

（4）较好的可扩展性和与既有系统的兼容性。

在DCS控制系统中由2套控制站来完成I／O处理，数字通讯，数据采集，模拟控制和顺序控制；l套工程师站用于系统工程目的，如控制回路组态，画面生成，报表生成等，以及过程趋势和参数整定等；8台操作站使操作员可以在正常和异常情况下对本站各设备进行控制，并可监视全线各站的操作数据和状态，也可以对操作站进行组态（见图1）。

图1 系统结构图

2.2 硬件配置

2.2.1过程接口

2.2.1.1过程I／O卡件

接口硬件包括接线端子，输入／输出（I／O）卡件和连接电缆等，I／O卡件相关设备安装在机柜室内的各独立机柜中，且符合有关国际制造标准。I／O卡件具备识别现场接线断路并发出报警的功能；输出信号卡在设备故障时能保持输出不变或达到预先设置的安全输出值；用于热电偶温度检测的I／O卡具备冷端温度补偿的功能。如：模拟输入4～20mA DC和1～5V DC、模拟输入mV和RTD模拟输出4～20Made、干触电输入、开关量输出（有源，24VDC由DCS系统供电）、脉冲输入，除了上述I／O接口外还配置下列几类（包括相应的软件）智能变送器接口；标准串口和并行通讯接口（如：RS一485、RS一422）；常用的PLC接口。

2.2.1.2 输入处理

模拟输入处理：在I／O卡件级完成滤波、工程单位转换及对非线性输入的线性化。触电状态检查：由系统供电（24v）直流检查现场触电的状态变化。

2.2.1.3 电气隔离和冲击

所有输入输出信号都与系统电气隔离，所有的点与点之间为真正的光电隔离，所有输入输出卡件都满足AN—SI37.90抗冲击测试要求。

2.2.1.4 现场仪表的直流供电

DCS系统能对现场变送器进行供电，其电压在24V至26V之间可调并稳压。对现场仪表的24-26V直流供电装在系统机柜内部，并冗余配置，以便在维护时移去电源而不影响对整个系统（包括扩展部分）负载的供电。

2.2.2 过程控制站（FCS）

控制器能完成监测、调节和顺序控制功能。包括：温度、压力、流量、液位的检测、温压补偿、PID调节和各种复杂调节，各种阀门的开关、各种油泵的启停等顺序控制、各种设备运行状态的监视和联锁保护等，控制器还支持高级语言用于实现各种复杂的显见控制策略。

2.2.2.1 硬件冗余

为了保证系统的可靠性，过程控制站的电源、控制器、通讯卡和控制用I／O卡等按l：l冗余配置，一旦主控制硬件出现故障，后备控制硬件自动提供不问断控制。

2.2.2.2 模拟控制功能

模拟控制功能包括各类反馈、前馈、串级及科学计算功能，标准算法有：PID控制、计算、报警、逻辑控制、数据传送功能。

3 系统的软件设计

3.1 顺序控制功能

顺序控制功能可由操作员请示或自动地启动和停止。它可以根据操作员的命令或选定的模拟和数字信号自动动作，执行特定功能。它还可对不正常的条件、中断等做出报警，完成对各种设备和操作的监视和报警。操作员通过显示屏可以监视顺序执行过程并且随时可以中断顺序。在解除危险后还可以恢复被中断的顺序。

3.2 软件配置

操作软件采用WindowsXP中文操作系统，支持OPC数据及画面的传送功能；工程师软件采用WindowsXP系统，具有无线测试等功能，可实现对过程参数、设备状态和控制系统的在线实时监视和操作。

3.3 系统通讯

通讯系统为全冗余的工业化数据通讯系统，每段电缆可达2公里（无中断设备）。通讯系统为控制站、操作站、工程师站提供可靠的高速数据传送，传送速率为10Mb以上。双重化的数据通讯系统能够自动切换，并产生系统诊断报警；在切换时数据不丢失。

软件可以进行系统组态、生成、应用软件编辑，通过图形界面，交互式菜单会话，方便快捷，不需要使用者具备很多计算机方面的知识，组态文件可以在线修改下装，而不停止控制站的CPU。

4 结束语

系统应用后，适合小规模到超大规模的装置生产，对ABS装置小粒径、冰箱板材等新产品的开发，提供了系统可靠性及稳定性；创建了包容ERP，MES的高级管理信息系统，以及包括控制系统和现场设备所有内容的企业网，可以处理关于全部操作管理操作支持、工程管理、现场设备管理等所有内容，提供工厂（车间）级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。