1 前言

集散控制系统（DCS）是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统，DCS系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术，采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。莱钢轧钢厂中小型车间水处理自控系统，改造前由常规仪表和电器组成。2001年底改造后应用浙大中控SUPCON JX—300X DCS系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，实现了数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。

2 水处理工艺流程

莱钢轧钢厂中小型车间水处理主要由以下系统组成：（1）净环水循环系统，工艺流程图；（2）浊环水循环系统，工艺流程图。应实现：一次沉淀、二次过滤、三次冷却。需要监控的设备主要有8个吸水井（净环水系统：1#、2#、3#；浊环水系统：4#、5#、6#、7#、8#吸水井的液位）、水泵（水压、开启状态）、进出水管道（水压、水流量、水温）、7台过滤器（压差、电动阀门开启控制）、安全水塔（液位）等设备。

3 系统介绍

水处理自控系统采用的是浙大中控的SUPCON DCS系统，系统内外总点数有四百多点，十几幅全汉字动态画面。该系统运行在Windows NT环境中，拥有NT的更多功能，灵活易用，并且算法丰富，组态方便。SUPCON JX—300XDCS 由工程师站、操作站、控制站、过程控制网络等组成。配置灵活是JX—300XDCS的特点，用户可根据需要，对卡件、网络进行冗余、部分冗余或不冗余选择，在保证系统可靠，灵活基础上，降低用户的费用。

3.1 系统配置

根据水处理系统规模，此系统设计了1个控制站，1个工程师站兼操作站。控制站是系统中直接与现场打交道的I/O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。工程师站兼操作站包括工控PC机、彩色显示器、鼠标、SCNET2网卡、专用操作员键盘、打印机等。在此机器上可完成系统组态维护、实时监控等功能。JX-300X DCS控制站内部以机笼为单位，本系统用了一个机柜中的两个机笼。JX-300X DCS控制站的机笼固定在机柜的多层机架上，每只机柜最多配置7只机笼：1只电源箱机笼和6只卡件机笼（可配置控制站各类卡件）。水处理过程控制网络采用Scnet2网络，Scnet2网络连接系统的工程师站、操作站和控制站，完成站与站之间的数据交换。Scnet2可以连多个Scnet2子网，形成一种组合结构。Scnet2网络又叫过程控制网，采用了双绞线高速冗余工业以太网作为其过程控制网络，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。控制站网络又叫SBUS，采用主控制卡指挥式令牌，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。每个Scnet2网理论上最多可带1024个节点，最远可达10000米。

3.1.1 控制站性能

JX-300X DCS控制站机笼内部卡件的型号分为两类：主控制机笼（配置主控制卡）和I/O机笼（不配置主控制卡）。每个机笼最多可配置20块卡件，即除了最多配置一对互为冗余的主控制卡和数据转发卡之外，还可以配置16块各类I/O卡件。水处理系统控制站主要配置如下：主控制卡1块（SP243X）；模拟量输入模板（SP313X）；数字量输入模板（SP331）；数据转发卡（SP233）；数字量输出模板（SP364）模拟量输出模板（SP233）。主控制卡必须插在机笼最左端的两个槽位。在一个控制站内，主控制卡通过SBUS网络可以挂接8个IO或远程IO单元（即8各机笼）。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保证实时过程控制的完整性。主控制卡的高度模块化结构，用简单的配置方法实现复杂的过程控制。

数据转发卡槽位可配置为冗余的两块数据转发卡。数据转发卡是每个机笼必配的卡件。如果数据转发卡按非冗余方式配置，则数据转发卡可插在这两个槽位的任何一个， 空缺的一个槽位不可作为I\O槽位。

配置灵活时JX-300X DCS的特点，用户可以根据需要，对卡件选择全冗余、部分冗余或不容余，在保证系统可靠、灵活基础上降低用户的费用。在配置是，地址设置应遵循以下原则：

⑴主控制卡可以冗余配置，也可以非冗余配置，地址范围是2-31。冗余配置时，主控制卡的地址遵循“I和I+1连续，且I必须为偶数，2=
⑵数据转换卡可以冗余配置，也可以非冗余配置，地址范围是0-15。冗余设置时，地址遵循“I和I+1连续，且I必须为偶数，0=
⑶ 当I/O卡件按冗余方式配置时，互为冗余的两卡件槽位地址遵循“I和I+1连续，且I必须为偶数，0=

3.2 网络配置

SUPCON JX—300X DCS系统采用高速工业以太网SCnet2作为其过程控制网络，它直接连接了系统的控制站、操作站、工程师站，通讯接口单元是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性，通过连接网桥，SCnet2可以与上层的信息管理网或其他设备连接。

过程控制网络SCnet2是在10base Ethernet基础上开发的网络系统，各节点的通讯接口均采用了专用的以太网控制器。数据传输遵循TCP/IP和UDP/IP协议。

SCnet2的通讯介质、网络控制器、驱动接口等均可冗余配置，在冗余配置的情况下，发送站点（源）对传输数据包（报文）进行时间标识，接收站点（目标）进行出错检验和信息通道故障判断、拥挤情况等处理；若检验结果正确，按时间顺序等方法择优获取冗余的两个数据包中的一个，而滤去重复和错误的数据包。而当某一条信息通道出现故障，另一条信息通道将负责整个系统通信任务，使通讯仍然畅通。

对于数据传输，除专用控制器所具有的循环校验、命令/响应超时检查、载波丢失检查、冲突检测及自动重发等功能外，应用层软件还提供路由控制、流量控制、差错控制、自动重发（对于物理层无法检测的数据丢失）、报文传输时间顺序检查等功能，保证了网络的响应特性，使响应时间小于1秒。

在保证高速可靠传输过程数据的基础上，SCnet还具有完善的在线实时诊断、查错、校错等手段。系统配有SCnet2网络诊断软件，内容覆盖了网络上每一个站点、每一个冗余端口，每一个部件。网络各组成部分经诊断后的故障状态被实时显示在操作站上以提醒用户及时维护。

3.3 系统组态

SUPCON JX—300X DCS 软件包AdvanTrol在安装后，自动在桌面上生成两个快捷图标，并在开始菜单的程序命令中添加了SUPCON JX—300X DCS选项，其中包含了七个应用软件的启动方式，可通过它们直接启动相应软件。JX—300X DCS的组态工作通过组态软件SCKey来完成。SCKey组态软件是一个全面支持该系统各类控制方案的组态软件平台，该软件运用面向对象（OOP）技术和对象链接与嵌入（OLE2）技术,基于中文Windows系列操作系统开发的32位应用软件。组态软件通过简明的下拉菜单和弹出式对话框建立友好的人机对话界面，并大量采用Windows的标准控件，使操作保持了一致性，更为易学易用。该软件采用分类的树状结构管理组态信息，使用户能清晰把握系统的组态状况。SCKey组态软件还提供了强大的在线帮助功能，当用户在组态过程中遇到了问题，只需按F1键或选择菜单中的帮助项，就可以随时得到帮助提示。通过SCKey组态软件可完成整个系统的总体信息组态、控制站组态（系统I/O组态、控制方案组态等）、操作站组态（画面设置、系统流程图组态、系统报表组态等）。

SCKey组态软件启动后，首先出现的是组态环境的主画面，主画面由标题栏、工具栏、菜单条、操作显示区、状态栏五部分组成。主要的功能均在菜单中：

文件菜单—包括新建、打开、保存、另存为、打印、打印预览、打印设置和退出等八项；
编辑菜单—包括剪切、复制、粘贴、删除等四个菜单项，该编辑功能即支持在一个组态文件内部进行操作，也支持在两个组态文件的运行实例之间进行操作；
总体信息菜单—包括主机设置、编译、备份数据、组态下载、组态传送等五个菜单项；
控制站菜单—包括I/O组态、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等五个菜单项；
操作站菜单—包括操作小组设置、总貌画面设置、趋势图画面设置、分组画面设置、一览画面设置、流程图登录、报表登录、自定义键、语音报警等九个菜单项；
察看菜单—包括状态栏、工具栏、错误信息、位号查询、选项五个菜单项；