我國各個硫酸裝置因規(guī)模、原料、工藝、投資等不同差別較大，給工藝參數(shù)的檢測、控制方案的設計和實施帶來不少困難，因此很難做到控制系統(tǒng)的標準化、規(guī)范化。硫酸生產(chǎn)過程的腐蝕性對檢測、執(zhí)行機構材質(zhì)要求十分苛刻，也給硫酸生產(chǎn)自動化技術的發(fā)展及推廣帶來一定的困難。
　　近年來，隨著電子及控制技術的高速發(fā)展，我國硫酸生產(chǎn)自動化水平已有很大提高，各裝置對自動化水平和儀表的要求也越來越高。從根本上說，就是要求提高儀表及自動化水平，及時準確地反映工藝參數(shù)的變化，并在此基礎上實現(xiàn)對工藝參數(shù)的精確控制。
　　由于客觀原因，當前我國不少硫酸企業(yè)的運作受到資金的束縛，此外，裝置自動化水平還涉及到企業(yè)的管理水平，所以裝置控制系統(tǒng)的設計必須針對具體情況綜合考慮。以下筆者將就南京格靈化工有限公司硫酸廠（以下簡稱格靈化工硫酸廠）一套基于SmartPro的DCS系統(tǒng)的設計與應用情況作一介紹。
1 DOG系統(tǒng)方案設計
　　DCS即集散控制系統(tǒng)，又名分布式計算機控制系統(tǒng)，是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中檢測、操作、管理和分散控制的一種成熟的高級控制技術。格靈化工硫酸廠選用DCS系統(tǒng)時考慮到以下兩個因素：
　　a．國外計算機系統(tǒng)結構偏大，投資也偏高。國外計算機公司對電廠、大型化工企業(yè)比較重視，服務較好，但對中、小型化肥廠不太重視，一般由國內(nèi)代理公司負責處理，因此技術、服務都相對較差。
　　b．隨著技術發(fā)展，國內(nèi)計算機廠商有較大發(fā)展，特別對中小用戶而言其技術已完全成熟，而且服務和價格都有較大優(yōu)勢。
　　基于以上考慮，格靈化工硫酸廠最終選用了北京和利時公司的SmartPro MACSⅢ型DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)在硫酸和其它行業(yè)已有大量成功經(jīng)驗，而且價格適中、服務周到。格靈化工硫酸廠通過采用DCS系統(tǒng)，力求達到以下3個目的：
　　a．用一套DCS系統(tǒng)自動控制兩套制酸裝置和廢熱發(fā)電裝置。
　　b．降低勞動強度，實現(xiàn)減員增效。
　　c．保證裝置操作穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
1．1 硬件系統(tǒng)配置方案
　　如圖1所示，MACSⅢ硬件系統(tǒng)主要由工程師站（ES）、操作員站（OS）、現(xiàn)場控制站（CS）和ScnetⅡ網(wǎng)絡體系組成。
　　工程師站采用Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)，運行相應的組態(tài)管理程序，對整個系統(tǒng)進行集中控制和管理。
　　操作員站采用Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)，運行相應的實時監(jiān)控程序，對整個系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。

　　現(xiàn)場控制站由主控單元、智能I／O單元、電源單元、現(xiàn)場總線和專用機柜等部分組成，采用分布式結構設計，擴展性強。
　　Scnet II網(wǎng)絡體系由上下兩個網(wǎng)絡層次組成：監(jiān)控網(wǎng)絡（SNET）和控制網(wǎng)絡（CNET）。上層監(jiān)控網(wǎng)絡主要用于工程師站、操作員站和現(xiàn)場控制站的通信連接；下層控制網(wǎng)絡存在于各個現(xiàn)場控制站內(nèi)部，主要用于主控單元和智能I／O單元的通信連接。格靈化工硫酸廠有兩套硫鐵礦制酸裝置，簡稱硫酸一系統(tǒng)和硫酸二系統(tǒng)，這兩套制酸裝置相距較遠，廠方要求用一整套DCS系統(tǒng)控制兩套制酸裝置和廢熱發(fā)電裝置，而這兩套制酸裝置的計算機控制要求同級獨立且相互聯(lián)通。因此，對整個DCS系統(tǒng)進行了圖2所示的硬件結構配置。

　　如圖2所示，按照地理位置分布，硫酸二系統(tǒng)和廢熱發(fā)電裝置共用一個控制室，硫酸一系統(tǒng)單獨用一個控制室。在兩個制酸裝置控制室里各設一個現(xiàn)場控制站，均采用多種冗余結構（網(wǎng)絡、控制器、電源模件、I／O模件冗余），保證裝置安全穩(wěn)定可靠。計算機通信采用開放式工業(yè)以太網(wǎng)結構，兩系統(tǒng)在網(wǎng)絡中具有同樣的級別，各設置一臺主服務器，并按各自要求配備了不同數(shù)量的終端，可以獨立地工作。而兩套裝置由光纖連接，通過光纖收發(fā)器進行系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，各操作站互為備份、互為冗余，從而在每一個操作員站上均可以實現(xiàn)全廠兩套制酸裝置和廢熱發(fā)電裝置的檢測和控制。
　　出于安全考慮，兩個裝置的控制室都配置了不間斷電源UPS，確保突然斷電時可獨立供電30min，供相關人員進行緊急處理。而考慮到硫酸廠處于雷擊區(qū)，對計算機的供電及通信線路還采取了相應的防雷擊措施。
1．2 軟件系統(tǒng)設計
　　SmartPro軟件系統(tǒng)由兩個軟件構成：控制方案組態(tài)軟件ConMaker和人機界面組態(tài)軟件Fac-View，系統(tǒng)在Windows2000操作系統(tǒng)下運行。控制方案組態(tài)軟件ConMaker是針對底層控制器的軟件。軟件安裝在工程師站上，作為控制方案的開發(fā)平臺，包括控制方案編輯器和仿真調(diào)試器兩部分。主要用于完成用戶控制方案的組態(tài)（硬件配置、數(shù)據(jù)庫定義、用不同的算法語言編寫用戶控制方案）、仿真調(diào)試、登錄控制器、下裝程序到主控單元、運行并在線調(diào)試程序?！　　　?BR> ConMaker是在Citect的基礎上采用Visual C++語言開發(fā)而成的，它提供了ST、IL、FBD、LADDER等多種方式進行工程組態(tài)。本套系統(tǒng)采用SmartPro庫中自帶的功能塊（FBD）及ST語言編寫，此外還有一些其它的功能塊是利用sT語言開發(fā)的，定義后的模塊就可以像庫中的功能模塊一樣在各子程序中進行調(diào)用。
　　人機界面組態(tài)軟件FacView安裝在工程師站和操作員站上，其作用是在操作員站與主控單元之間建立數(shù)據(jù)聯(lián)系，方便操作人員對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視與控制操作。主要功能包括圖形制作、趨勢功能、報表及報警等。軟件提供離線組態(tài)人機界面的環(huán)境和在線實時運行環(huán)境，以完成數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示和操作員操作。本套系統(tǒng)采用Fac-View軟件實現(xiàn)流程實時監(jiān)控畫面的設計、數(shù)據(jù)趨勢圖的顯示、數(shù)據(jù)報表的打印和狀態(tài)報警的組態(tài)等功能。
2 控制功能實現(xiàn)
2．1 單回路控制
　　整個硫鐵礦制酸裝置包括如下單回路控制系統(tǒng)：
　　a．硫酸二系統(tǒng)廢熱鍋爐液位調(diào)節(jié)。廢熱鍋爐液位是鍋爐運行安全的重要參數(shù)，且受蒸汽用量等干擾因素影響較為嚴重，為使廢熱鍋爐穩(wěn)定、安全運行，設置廢熱鍋爐液位單變量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。廢熱鍋爐液位單變量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目標是鍋爐液位，調(diào)解手段為鍋爐給水量。
　　b．硫酸一系統(tǒng)和硫酸二系統(tǒng)一吸塔循環(huán)酸酸濃自動調(diào)節(jié)。一吸塔循環(huán)酸酸濃自動調(diào)節(jié)目的是保證一吸塔的循環(huán)酸 （H2SO4）為98．3％ ，以保證最大吸收率，同時也保證產(chǎn)品酸濃度的穩(wěn)定，保證產(chǎn)品質(zhì)量。一吸塔循環(huán)酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)以循環(huán)酸濃度為目標，以向循環(huán)槽加水量為調(diào)節(jié)手段，進行單回路調(diào)節(jié)。
　　c．除氧器液面控制。以除氧器液位為目標，以進水量為調(diào)節(jié)手段，進行單回路調(diào)節(jié)除氧器溫度控制。
2．2 與第三方產(chǎn)品的通信
　　按生產(chǎn)工藝需要，SmartPro軟件系統(tǒng)還需與使用第三方產(chǎn)品的發(fā)電高配室工控通信管理機810進行通信，接收其傳送的“發(fā)電機有功功率”等若干數(shù)據(jù)。通信協(xié)議為：MODBUS—RTU，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗，波特率2400b／s。該第三方產(chǎn)品提供RS232接口，而SmartPro的通信卡件為RS485協(xié)議，故采用轉(zhuǎn)換模塊將485接口轉(zhuǎn)變?yōu)?32接口再進入SmartPro標準MODBUS主站通信模塊。SmartPro標準MODBUS主站通信模塊遵守標準MODBUS協(xié)議，通信模塊作為MODBUS主站，運行在SmartPro系統(tǒng)中的工程師站（兼作通信站）上，發(fā)電高配室工控通信管理機810作為從站進行串行數(shù)據(jù)通信。主站可發(fā)送模擬量、開關量數(shù)據(jù)到MODBUS從站設備，并能接受MODBUS從站設備發(fā)送來的單個或多個模擬量、開關量。如圖3所示，在運行SmartPro系統(tǒng)與從站通信正常的情況下，顯示通信報文和通信狀態(tài)。

2．3 聯(lián)鎖控制
　　廢熱發(fā)電裝置在生產(chǎn)過程中會因為某項工藝參數(shù)的不滿足而導致聯(lián)鎖產(chǎn)生，所有聯(lián)鎖在操作畫面中都有顯示。如圖4所示，點擊標題欄中的聯(lián)鎖參數(shù)按鍵，彈出聯(lián)鎖菜單經(jīng)確認后進行相應操作。
　　該聯(lián)鎖控制功能塊由控制方案組態(tài)軟件ConMaker利用CFC連續(xù)功能圖塊編程語言開發(fā)，編程框架如圖5所示。


3 系統(tǒng)評價
　　自2004年底正式運行至今，SmartPro系統(tǒng)在格靈化工硫酸廠的制酸控制中充分發(fā)揮了總線結構控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、控制精度高、實用性強、組態(tài)靈活、界面友好，從根本上提高了生產(chǎn)過程自動化水平。該系統(tǒng)的使用不僅節(jié)約了投資，很理想地完成了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，達到了降低勞動強度、減員增效的目的，而且使得硫酸產(chǎn)品質(zhì)量有了顯著的提高，大幅度降低了生產(chǎn)成本。