随着显示技术、控制技术、通信技术及网络技术等技术的发展，DCS实现了生产过程的集中监控和集中管理，并向着信息化和集成化的方向继续发展，提高了工业生产效率和控制精度，降低了运行、维护成本。在此基础上，化工生产过程逐步达到了智能化、复杂化、自动化和规模化的程度。己二酸(简称ADA)是一种非常重要的有机二元酸，广泛应用于化工生产、有机合成工业、医药及润滑剂制造等方面。其生产工艺复杂，设备规模巨大，现场人工操作危险性高。安全、稳定、有效地生产ADA，以满足日益增长的需求，成为当务之急。DCS凭借自身的高可靠性、科学性的设计，可实现对生产过程中物料的流量、液位、压力、温度及密度等工艺参数的精准控制。笔者设计了基于HOLLiAs MACS6 DCS系统的生产ADA的整体方案，通过常规控制、过程连续测量和操作控制管理，保证生产装置的安全有效运行[1]。

1 ADA生产工艺流程

生产ADA的方法主要有KA油硝酸氧化法工艺、KA油空气氧化法工艺及环己烷一步氧化法工艺等[2]。笔者以环己醇和环己酮的混合物经硝酸氧化生成己二酸为例进行工艺流程(图1)说明。

  

图1 ADA工艺流程

氧化工序。由回收硝酸和新鲜硝酸混合制备氧化硝酸，依次流经6台串联的氧化反应器。氧化反应所用的催化剂(铜、五氧化二钒)用新鲜硝酸溶解，并与回收的催化剂溶液一起经硝酸浓缩后，随氧化硝酸进入反应器。在微负压下把环己醇和环己酮氧化为ADA。

亚硝气回收。在氧化工序中产生的氧化氮气体混合物，由压缩机压缩后，在负压条件下入吸收塔中回收生成硝酸，重新回到氧化工序。

粗ADA结晶。此过程放出结晶热和显热，这些热量通过表面冷凝器和混合冷凝器移出。反应产物经结晶后成为含己二酸晶体的浆料，浆料的一部分再循环返回到第1隔室以便提供晶核促进液体的结晶。

粗ADA的增浓、离心。由结晶器出来的己二酸晶体浆料在旋转增浓器增浓，母液酸由上部排出，结晶沉降在下部。增浓的淤浆进入离心机，在离心机内己二酸晶体被离心分离、洗涤并精制。从旋转增浓过滤器流出的母液酸送到硝酸浓缩工段。离心机的母液水与从旋转增浓器流出的母液酸一起送到硝酸浓缩工段。

3.1 以供给侧改革为导向，优化资源配置 随着越来越多的社会企业积极参与特色小镇的建设，从顶层设计、金融支持、开发建设和运营管理等多个方面暴露出了当前我国特色小镇建设地产化、文化流失、布局不合理等诸多问题[10]。针对这些问题，在以供给侧结构性改革为导向下优化资源配置就显得尤为重要。

粗ADA的活性炭脱色。利用工艺水分批制备的5%活性炭悬浮液与己二酸溶液充分混合，脱除有机杂质并加热到某一温度。此混合物通过过滤器，使滤液的透明度达到工艺要求。

精ADA的结晶。在分成12个隔室的真空结晶器中完成精己二酸的结晶。每一隔室的真空度各异，此真空用真空泵和蒸汽喷射器产生。冷凝放出的热量经表面冷凝器和混合冷凝器移出，混合冷凝器采用循环水喷淋移热。

精ADA的增浓、离心。离开结晶器的淤浆送到增浓器，增浓器分为3组，每组有两个滤拍，每一组滤拍交替进行抽出和反洗操作。已增浓的浆料进入离心机，甩干后含水约8%的物料通过一个管喷射进入到干燥器。

粗ADA的溶解。来自离心机的粗己二酸结晶物料用水进行溶解并加热至某一温度，以泵为动力，形成闭路循环使溶液溶解均匀。

精ADA干燥。空气干燥器在引风机产生的负压下操作。空气经固定过滤器过滤,经加热器进入干燥器底部，待产品在分离器内分离后，将已分离的己二酸进料到干燥器内干燥。

依据工艺生产的要求，确定生产控制目标，按照控制目标统计相应仪表监测点的类型、数量及I/O编号等数据，编制相应仪表点清单，确定系统规模大小，并对控制系统硬件进行相应设计[4]。部分清单见表1。

2 ADA生产控制系统设计

HOLLiAS MACS6 DCS系统通过工业通信网络，将分布在工业现场附近的工程师站、操作员站、历史站及现场控制站等上位监控系统连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制与集中管理。笔者所设计的ADA生产控制系统以HOLLiAS MACS6 DCS系统为开发平台，其结构包含监控中心、I/O现场主控制站和分布式I/O站3个部分，其结构如图2所示。

为确保系统安全可靠，主控制器模块采用主从双处理器，协同处理控制站的任务[3]，选用控制器模块K-CU01，分为A、B机，互为冗余，配套底座K-CUT01。为实现I/O单元与控制器模块之间的通信，改变网络的拓扑结构，通信模块选用两块K-BUS02，采用双冗余通信IO-BUS总线、双冗余供电工作方式。

分布式I/O站是就地仪表、传感器、执行电机、变频器、开关阀及调节阀等与I/O模块构成的现场级控制网络，用于现场实时参数采集、频率设定和阀门控制。I/O卡件采集到现场仪器仪表的模拟信号AI和状态信号DI，通过C/S 网络传送到上位机监控画面显示，同时操作人员通过远程方式发出的信号经I/O卡件输出DO、AO控制现场设备。

  

图2 ADA生产控制系统结构框图

温度能够影响PLC的性能，根据研究表明，0～55℃之间，是PLC适应温度的正常范围，对此，在安装过程中，要有更高的合格标准，将适应的温度控制在合理的范围以内。在安装时，温度不能太高，如果没有选择的余地，就要在周围布置严密的散热装置；温度不能太低，将安装周围安置保温装置，确保PLC能够在适应，在一定的温度范围内展开工作。只要找准安装适应的温度，就能够使其正常的工作，不然将会遭受不可预计的损失。

监控中心包含系统网。系统网属于工业高速以太网，支持TCP/IP 协议，冗余网段分为SNETA、SNETB，分别对应128网段、129网段。系统网支持P-TO-P、C/S、P-TO-P和C/S的混合3种结构。它连接工程师站、操作员站、历史站和现场控制站，负责站之间的数据传递。

3 ADA生产控制系统硬件设计

参照丁溴东莨菪碱注射液说明书与国家药物警戒快讯2017年第4期“英国关于丁溴东莨菪碱注射液的用药建议”，将以下因素列为高风险因素：心动过速、基础性心脏病（心力衰竭、冠心病、高血压）、前列腺肥大与增生、未治疗的闭角型青光眼、胃肠道机械性狭窄、巨结肠、重症肌无力、儿童（小于14岁）、孕期。主要危险因素例数见图2，总计1639例（占44.36%），其中基础性心脏病患者例数最多（1339例），占81.7%；前列腺肥大与增生患者267例，占16.29%；心动过速患者26例，占1.59%；儿童4例，占0.24%；孕期3例，占0.18%；其余危险因素未发现。

I/O现场主控制站是I/O卡件通过复合电缆与控制站连接构成的控制网，控制网支持星型、总线拓扑型网络结构和Profibus-DP现场总线协议。它连接现场控制站中主控与I/O模块，负责主控制器与I/O模块之间的数据传递。

 

表1 输入模拟量清单(部分)

  

序号位号仪表名称输入信号mA电源电压V(DC)1B⁃FT⁃1167A差压变送器4～20(两线制)242B⁃FT⁃2811电磁流量计4～20243B⁃FT⁃17111电磁流量计4～20244B⁃FT⁃1151质量流量计4～20245B⁃FT⁃1161A金属管转子流量计4～20(两线制)246B⁃FT⁃1161B金属管转子流量计4～20(两线制)247B⁃FT⁃2235漩涡流量计4～20(两线制)248B⁃FT⁃2250⁃01漩涡流量计4～20(两线制)249B⁃FT⁃1910漩涡流量计4～20(两线制)2410FT⁃1911电磁流量计4～202411B⁃FT⁃1905插入式电磁流量计4～202412B⁃LT⁃1131浮筒液位计4～20(两线制)2413B⁃LT⁃1130浮筒液位计4～20(两线制)2414B⁃LT⁃1120双法兰液位计4～20(两线制)2415B⁃LT⁃1150法兰式液位计4～20(两线制)2416B⁃LT⁃11701雷达液位计4～20(两线制)2417B⁃LT⁃11702双法兰液位计4～20(两线制)2418B⁃LT⁃1215浮筒液位计4～20(两线制)2419B⁃LT⁃1490法兰式液位计4～20(两线制)2420B⁃LT⁃1340法兰式液位计4～20(两线制)2421B⁃LT⁃2716浮筒液位计4～20(两线制)2422B⁃LT⁃1720浮筒液位计4～20(两线制)2423B⁃PT⁃1910压力变送器4～20(两线制)2424B⁃PT⁃1911压力变送器4～20(两线制)2425B⁃TT⁃1121一体化温度变送器4～20(两线制)2426B⁃TT⁃1130一体化温度变送器4～20(两线制)24

3.1 I/O模块设计

在整个清单的统计中数字量输入信号点数为46，主要显示现场电机泵、开关阀的状态。此类信号选用非冗余16通道的I/O模块K-DI01， 配套底座K-DIT01。依据清单需求，各需4块，冗余18个点备用，冗余率为28.1%。

最后，必须要定期的对学生进行阶段性考核，准确有效地了解学生的学习进展情况，然后依照学生的学习进展对教学目标不断的进行调整，以此来保证教学目标的适用性，进而保证高中化学分层教学模式能够有效地发挥出应有的作用。

清单中数字量输出信号点数共有119个，主要控制设备的启停、开关阀的开关。选用非冗余16通道的I/O模块K-DO01，配套底座K-DOT01，端子板K-DOR01，使用DB37电缆连接K-DOT01和K-DOR01。共需要I/O模块、配套底座、DB37电缆和端子板各40个，冗余41个点备用，冗余率为25.6%。

荧光原位杂交技术（Fluorescence in situ hybrid⁃ization,FISH）将荧光DNA或肽核酸探针与标本组织细菌16S rRNA或耐药性基因片段进行杂交，并于荧光显微镜或共焦显微镜下对荧光标记细菌进行观察。FISH可对离体的或假体表面的细菌提供良好的空间分辨率，使细菌生物膜的物理结构可视化［24］。虽然目前还缺乏直接将FISH与细菌培养技术诊断PJI病原菌的对比研究，但FISH已经在血液样本的研究中显示出至少不低于细菌培养技术的敏感性和特异性。此外，即使细菌被包裹在生物膜内FISH技术仍可以确定PJI培养阴性的细菌种类［25］。

清单中模拟量输入点数共有314个(4 ～20mA模拟电流信号)，包括压力、液位、温度和流量信号。为减少因信号采集过度集中而造成的I/O模块损坏，模块回路端口不应大于8路。选用普通型八通道的I/O模块K-AI01，配套底座K-AT01。采用49块K-AI01卡件，冗余14点作为备用，冗余率为20.6%。在设计中参与联锁的AI点冗余率为100%，这里不作详细阐述。

清单中模拟量输出点数共有133个(4 ～20mA模拟电流信号)，主要控制变频器的频率、调节阀的开度。该类型信号选用增强防护型八通道的I/O模块K-AO01，配套底座K-AT02，端子板FM1381，通过DB37电缆连接底座与端子板。可采用各34块相应的卡件，冗余率为100%。

3.2 主控制模块和通信模块的设计

随着国家中长期铁路网规划中四纵四横铁路快速客运通道逐步建设完成，客运专线已成为主要城市之间的重要运输通道。同时随着经济和城市建设的发展，各地主要城市均在大规模修建地铁，不可避免铁路客运专线与城轨交通交叉的工程实例渐多。

3.3 电源模块与配电板的设计

在每个控制机柜中需要配置电源模块和电源配电板。K-PW01是交流电源配电板，UPS电源和220V(AC)外供电电源经此，与SM910和 SM913交直流电源转换模块相连接，分别输出24V、5A和24V、10A的直流电，通过直流电源配电板K-PW11为K系列硬件提供系统电源、现场电源。K-PW21是查询电源配电板，为I/O模块提供系统查询(辅助)电源。由于共设置了两个控制站，需SM910和 SM913各8块，采取1+1冗余，冗余率为100%，K-PW01、K-PW11、K-PW21各需4块。

3.4 工程师站/操作员站配置

ADA工艺分为氧化、精制、回收和干燥4个工段，结合整个控制系统的设计，本系统配置5台监控计算机(1台工程师、1台历史站兼操作员站和3台操作员站)。

3.5 卡件布局

单机柜中最多可安装6列DIN35导轨，每列导轨上最多可安装10个I/O模块。K-BUS 支持级联扩展，一对控制器最多带100个I/O单元。控制网采用星型结构，主机柜最多可安装60个I/O卡件，扩展机柜最多可安装40个I/O卡件，机柜中卡件布局与扩展如图3所示。

  

图3 卡件布局与实现IO-BUS总线的柜间级联

根据以上的设计，所需各类AI、AO、DI、DO仪表信号共计612点，相应的卡件共131套(I/O模块与配套底座是一套，占用一个空间位置)。整体考虑，DCS的机柜和卡件箱应留有20%以上的备用安装空间(即空槽率)，所以两个控制站、4台机柜(主机柜、扩展柜各两台)能够满足设计要求。

Piloti是一个加州的鞋履品牌，上世纪90年代初成立时主攻赛车鞋领域。在积累了一定技术之后，Piloti决定进军市场更为广泛的日常鞋履领域，专注设计、制造最适合日常驾驶的鞋子。这款Pistone X驾驶鞋采用了柔软的橡胶外底和特别设计的杯型后跟，以及带有特殊泡沫缓震技术的中底，使得整双鞋的脚感轻盈直接，开车时用脚后跟支撑数小时都不会疲倦。鞋面采用了特殊的合成材料，透气且柔软。最重要的是，这双鞋的造型流畅美观，日常穿着也没有问题。

4 ADA生产控制系统软件设计

控制站I/O组态与物理上的现场控制站具有逻辑上的对应关系，即软件的控制站组态信息(主控型号、模块型号、I/O点信息和地址)与硬件现场控制站是一一对应的。

MACS6系统软件包括工程总控、操作员在线、历史服务器软件和控制站主控制器系统软件。在工程总控中创建工程，启动控制器算法软件AutoThink，进行控制站组态，编写控制算法文件，下装到主控制器中进行算法运算。AutoThink的程序组织单元POU采用FDB、LD、CFC和ST语言，由CFC块实现PID组态控制。

增减测点、模块、操作员站以及数据库的导入和修改等需要启动历史服务器软件，下装历史站，满足各服务需要的离线组态文件。操作站组态是在工程总控的工艺流程图中完成的，编写图形、报表文件下装到操作员站在线进行监视和控制。流程图监控总界面如图4所示。

  

图4 流程图监控界面

5 结束语

基于HOLLiAS MACS6 DCS 的ADA生产控制系统在中国平煤神马集团尼龙科技有限公司成功应用，提高了化工生产的自动化和智能化水平，提高了安全性能、生产效率和产品质量，降低了员工操作的难度和繁琐程度。为企业进行大规模生产提供了可靠的保障，增强了企业的市场竞争力。同时，该生产控制系统所采用的硬件设计和组态软件技术都比较成熟，可广泛推广应用。

参 考 文 献

[1] 刘俊．化工装置应用ESD系统的浅见[J].内蒙古石油化工，2010，36(8)：77．

[2] 潘强，盛琳，曹莉，等.己二酸生产工艺比较[J].河南化工，2004，(5):10～11.

[3] 刘然，高德欣，曹梦龙,等.基于DCS 的聚氯乙烯引发剂生产控制系统设计[J].化工自动化及仪表，2015，43(6)：573～578.

[4] 孙勇. DCS 系统过程控制功能的设计与实现[D].厦门:厦门大学,2013.

综上所述，随着我国社会经济的不断发展，高职院校要做好调整工作，同时还要从创新管理运行机制上入手，满足高职院校的发展需求。只有遵循相关的发展原则，才能实现人才培养的目标，才能完善管理制度，实现长远的发展目标。所以在实际中就要做好各个环节的完善工作，提高工作的质量与效果。