ABBDCS系統(tǒng)在焦化化工控制領(lǐng)域的應(yīng)用_工業(yè)自動(dòng)化控制_控制系統(tǒng)_1346

1、ABB DCS 系統(tǒng)在焦化化工控制領(lǐng)域的應(yīng)用 _工業(yè)自動(dòng)化控制_控制系統(tǒng)濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司投資建設(shè)兩座 JN60-6 型焦?fàn)t，以及配套的備煤、 干 熄焦和化產(chǎn)回收與精制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，廣泛采用了 ABB AC800F型DCS系統(tǒng)。 ABBAC800F型DCSS統(tǒng)是基于工業(yè)IT （Industrial IT）的控制平臺(tái)，該控制系 統(tǒng)平臺(tái)基于現(xiàn)場總線， 工廠自動(dòng)化水平較高， 采用開放的一體化控制器、 最新技 術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，具有信息綜合，高工程效率，高級(jí)可升級(jí)的解決方案，開放的通訊， 即插即用等特點(diǎn)。1 、項(xiàng)目簡介焦化行業(yè)是集冶煉、化工于一體的復(fù)雜性工藝，由于其生產(chǎn)環(huán)境惡劣， 對于溫度、壓力、流量以及

2、回路控制的要求比較高，所以，如何使控制系統(tǒng)更好 地發(fā)揮作用， 提高生產(chǎn)效率， 是很重要的一環(huán)。 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)焦化廠是以生產(chǎn)冶 金焦為主的企業(yè)， 為了融入世界經(jīng)濟(jì)洪流， 做大做強(qiáng)，跨入千萬噸級(jí)大鋼的行列， 濟(jì)鋼決定將新上的 120萬噸/ 年的兩座新型環(huán)保焦?fàn)t應(yīng)用最新技術(shù)，提高自動(dòng)化 生產(chǎn)效率，同時(shí)為今后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。在此項(xiàng)目中，我們選擇了 ABB的 AC800F 具有 IndustrialIT 控制平臺(tái)，基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)。2 、系統(tǒng)方案與控制結(jié)構(gòu)概述AC800F系統(tǒng)是ABB集團(tuán)推出的具有世界領(lǐng)先水平的全能綜合型開放控制 系統(tǒng)，融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點(diǎn)于一體，并支持多種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

3、它既具 備DCS的復(fù)雜模擬回路調(diào)節(jié)能力、友好的人機(jī)界面 （HMI）及方便的工程軟件，又 同時(shí)具有與高檔PLC指標(biāo)相當(dāng)?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅?。系統(tǒng)既可連接常規(guī) I/O，又可連接Profibus、FF、CAN Modbus等各種現(xiàn)場總線設(shè)備。系統(tǒng)具備 高度的靈活性和極好的擴(kuò)展性， 無論是小型生產(chǎn)裝置的控制， 還是超大規(guī)模的全 廠一體化控制，甚至對于跨廠的管理控制應(yīng)用，都能應(yīng)付自如。該系統(tǒng)升級(jí)到 V6.2 （及以上版本）后，系統(tǒng)容量可以達(dá)到無窮多點(diǎn)（超過 100萬個(gè)I/O ），今 后如果系統(tǒng)需要擴(kuò)展， 可直接在這個(gè)基礎(chǔ)上增加 I/O 或現(xiàn)場總線儀表， 利于今后 的發(fā)展。系統(tǒng)包括操作級(jí)與過程級(jí)，操作

4、級(jí)包括傳統(tǒng)控制功能，如操作與監(jiān)視， 歸檔與信息記錄，趨勢與報(bào)警，回路與邏輯控制功能等，為便于管理，所有功能 均可在相應(yīng)過程站中執(zhí)行。做為過程級(jí)是由一個(gè)或幾個(gè)過程站組成，每個(gè)過程站由AC800F和擴(kuò)展I/O S800單元組成。過程站CPU可以配置為冗余或不冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)具有各種 I/O 模塊與現(xiàn)場各種類型過程信號(hào)相連接。系統(tǒng)提供了兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。 過程站總線用于PROFIBUS-D通信；I/O 總線 用于現(xiàn)場 I/O 數(shù)據(jù)通信，具有較高的安全性與較強(qiáng)數(shù)據(jù)可靠性。DigiNetS系統(tǒng)總線：（Ethernet ）用于過程級(jí)與操作級(jí)，通信傳輸介質(zhì) 可以選擇同軸電纜或光纜。該系統(tǒng)配備了多個(gè)工程師站和多

5、臺(tái)操作員站：工程師站使用工控PC機(jī)作 為工程師站（也可使用便攜機(jī)作為調(diào)試設(shè)備）；系統(tǒng)操作員站運(yùn)行在工業(yè)PC機(jī)上，全中文DigiVis軟件包基于MSWindowsNT平臺(tái),其圖形操作接口增強(qiáng)了系統(tǒng) 的使用與操作，此外，還可以提高 PC機(jī)的外部設(shè)備指標(biāo)如顯示器、打印機(jī)、鼠 標(biāo)及鍵盤等使系統(tǒng)操作更方便，該控制系統(tǒng)在一臺(tái)PC機(jī)上完成操作與監(jiān)控，系統(tǒng)可擴(kuò)展至100個(gè)操作員站和100個(gè)過程控制站。具體系統(tǒng)構(gòu)成圖見下圖：圖1 DCS系統(tǒng)構(gòu)成圖3、新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展1）開放的現(xiàn)場總線技術(shù)雖然該項(xiàng)目暫時(shí)沒有用現(xiàn)場總線型現(xiàn)場儀表， 為了利于用戶今后的發(fā)展， 我們預(yù)留了總線硬件接口。在軟件方面 ABB AC800F

6、空制器ProfiBus模板支持 DP V1標(biāo)準(zhǔn)，與純DP標(biāo)準(zhǔn)模件相比增加了對儀表的組態(tài)能力，這樣我們無須安 裝各種儀表的專用組態(tài)軟件，僅導(dǎo)入每個(gè)儀表的設(shè)備參數(shù)文件（GSD文件），就可以實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的系統(tǒng)編程軟件下對所有 PA標(biāo)準(zhǔn)的儀表的參數(shù)編程組態(tài)的功 能，該功能有效節(jié)省軟件成本，提高工程組態(tài)的效率。2）開放的控制功能該系統(tǒng)控制器采用RISC處理器芯片，程序采用任務(wù)運(yùn)行方式，每個(gè)任務(wù) 都可以設(shè)定運(yùn)行的周期和運(yùn)行優(yōu)先級(jí)。所以既可以滿足復(fù)雜調(diào)節(jié)回路控制要求（一般要求控制周期較長），又可以滿足快速電氣開關(guān)量控制，從而一個(gè)控制器 就可以覆蓋工廠所有環(huán)節(jié)控制要求。編程時(shí)我們預(yù)留了大量的用戶自定義的控制功能

7、塊，根據(jù)今后生產(chǎn)的需 要，用戶可以自己添減功能，而 IEC61131-3 編程標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，使用戶只要有一 些基礎(chǔ)知識(shí)，很快熟悉該系統(tǒng)編程。所以雖然該工程既有復(fù)雜的回路調(diào)節(jié)，又有較高的邏輯控制要求，我們 對于每個(gè)關(guān)鍵的工藝通過配置冗余過程控制器滿足了生產(chǎn)的要求， 達(dá)到了用戶滿 意的效果，完全滿足了工藝過程的全部需要。3) 系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫技術(shù)系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫核心技術(shù)即“分散存儲(chǔ)，全局管理”。系統(tǒng)編程軟件僅 為項(xiàng)目生成一個(gè)項(xiàng)目文件，雖然每個(gè)控制器均開辟一定空間作為數(shù)據(jù)變量存儲(chǔ) 區(qū)，但在系統(tǒng)編程軟件上僅為一個(gè)全局系統(tǒng)變量表操作員站與過程站之間的數(shù)據(jù) 交換無須數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換編程為直接存取， 變量的修改與檢查

8、也是系統(tǒng)全局， 系統(tǒng) 的過程站與操作員站的組態(tài)為一套軟件。 整個(gè)工程自控部分的安裝調(diào)試開車只用 了兩三周的時(shí)間，這是一個(gè)很重要的因素。4) 開放的 TCP/IP 協(xié)議以太網(wǎng)技術(shù)在操作員站、工程師站、和過程站之間我們采用以太網(wǎng)的方式： AC800F 控制器系統(tǒng)通訊模板為標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議以太網(wǎng)模件，這樣使系統(tǒng)無須增加設(shè)備 就可以與工廠局域網(wǎng)連接，由于系統(tǒng)支持標(biāo)準(zhǔn)OPC數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)與各種 第三方數(shù)據(jù)庫或軟件的數(shù)據(jù)交換將更加容易。5) 系統(tǒng)易于擴(kuò)展， 系統(tǒng)軟件無資源限制， 用戶今后如果需技術(shù)改造， 新 增加控制點(diǎn)、 過程站， 工程師站軟件無須重新購買， 編程時(shí)僅在原項(xiàng)目文件項(xiàng)目 樹下添

9、加幾個(gè)資源即可，方便了用戶今后的系統(tǒng)擴(kuò)展和長遠(yuǎn)發(fā)展。6) 中文界面：系統(tǒng)菜單，操作面板，系統(tǒng)字符表及系統(tǒng)提示信息為中文。4 、工藝過程的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行效果根據(jù)其工藝過程將流程圖畫面分為：“ 6、7焦?fàn)t系統(tǒng)”， “鼓風(fēng)、冷 凝系統(tǒng)”“粗苯系統(tǒng)”“蒸氨系統(tǒng)”“溶脫系統(tǒng)”“制冷系統(tǒng)”等多幅工藝流程 圖畫面；在畫面中我們制作了“低水熄焦”、 “導(dǎo)熱油自動(dòng)控制”等動(dòng)態(tài)顯示畫 面，為了避免操作工的視覺疲勞，在畫面里制作了動(dòng)態(tài)軟開關(guān)，水(介質(zhì))的動(dòng) 態(tài)流動(dòng)等在畫面中用軟件邏輯控制， 可由操作工根據(jù)需要開關(guān)。 焦?fàn)t加熱在焦化 行業(yè)是一個(gè)關(guān)鍵過程， 加熱工藝和熄焦時(shí)間是控制的關(guān)鍵， 我們?yōu)橛脩糁谱髁私?爐串級(jí)加熱程

10、序和低水熄焦自動(dòng)控制程序， 其串級(jí)加熱和低水熄焦自動(dòng)控制的邏 輯程序在AC800F控制器中實(shí)現(xiàn)，用軟件實(shí)現(xiàn)了串級(jí)/手動(dòng)加熱的邏輯切換，同時(shí) 顯示熄焦下水閥位和大小工作的時(shí)間， 為用戶進(jìn)一步探索最佳的焦?fàn)t加熱與熄焦 方式打下了基礎(chǔ)。我們?yōu)椤霸偕鳌?、“蒸氨塔”、“地下放空槽”、“油放空槽”等?位和“導(dǎo)熱油出口溫度”、“出管式爐溫度”等溫度進(jìn)行了自動(dòng)調(diào)節(jié)控制 ,由于 許多調(diào)節(jié)回路的SP值（設(shè)定值）是一個(gè)不確定的數(shù)，需根據(jù)不同時(shí)期的要求不 同；在PID調(diào)節(jié)與手動(dòng)/自動(dòng)切換的設(shè)計(jì)上，我們設(shè)計(jì)成手動(dòng)時(shí) SP跟蹤PV,自 動(dòng)時(shí)根據(jù)切換時(shí)的SP值調(diào)節(jié)工藝過程值，這樣當(dāng)操作工手動(dòng)將工藝過程值調(diào)節(jié) 到適當(dāng)?shù)臅r(shí)候， 切換到自動(dòng)及可立即以這個(gè)工藝值進(jìn)行調(diào)節(jié)。 以利于操作人員進(jìn) 一步摸索提高工作效率的方法。我們還為其制作了“耗蒸汽量”、“壓縮空氣量”、“新水消耗量”等 工藝參數(shù)的累積計(jì)算，可長達(dá) 50年的自動(dòng)趨勢報(bào)表和每天自動(dòng)日報(bào)報(bào)表，工廠 可依