DCS在雙氧水生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

1、DCS在雙氧水生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用    1引言在工業(yè)過程計算機(jī)控制系統(tǒng)中，集散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)成為一種主流控制系統(tǒng)，隨著DCS應(yīng)用的深入，對DCS組態(tài)工作也由制造商轉(zhuǎn)向用戶完成。即通常所說的用戶組態(tài)。目前業(yè)內(nèi)人士對DCS用戶組態(tài)工作的研究還局限于對DCS操作畫面組態(tài)的研究。本文介紹DCS在我廠雙氧水生產(chǎn)中的成功應(yīng)用及本人在實(shí)踐中的體會，對DCS用戶組態(tài)提出一些看法。2系統(tǒng)工藝流程本生產(chǎn)裝置包括新、舊兩個生產(chǎn)線。均包含五個工序：氫化工序、氧化工序、萃取凈1 引言在工業(yè)過程計算機(jī)</span>控制系統(tǒng)中，集散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)成為一種主流

2、控制系統(tǒng)，隨著DCS應(yīng)用的深入，對DCS組態(tài)工作也由制造商轉(zhuǎn)向用戶完成。即通常所說的用戶組態(tài)。目前業(yè)內(nèi)人士對DCS用戶組態(tài)工作的研究還局限于對DCS操作畫面組態(tài)的研究。本文介紹DCS在我廠雙氧水生產(chǎn)中的成功應(yīng)用及本人在實(shí)踐中的體會，對DCS用戶組態(tài)提出一些看法。2 系統(tǒng)工藝流程本生產(chǎn)裝置包括新、舊兩個生產(chǎn)線。均包含五個工序：氫化工序、氧化工序、萃取凈化工序、后處理工序、工作液配制及回收工序氫化工序把蒽醌轉(zhuǎn)化蒽氫醌或四氫化蒽醌。氧化工序用空氣中的氧直接氧化蒽氫醌和四氫化蒽氫醌，并轉(zhuǎn)化為蒽醌、四氫化蒽醌，同時生成雙氧水。萃取的作用是用無離子水從氧化液中萃取回收雙氧水，生產(chǎn)一定濃度的雙氧水溶液，該溶

3、液再經(jīng)過凈化處理后，不僅降低有機(jī)碳的含量，而且生產(chǎn)27.535%的產(chǎn)品出售市場。來自萃取的萃余液經(jīng)過后處理再生處理后進(jìn)入下一個使用循環(huán)過程。其生產(chǎn)過程如下:48個,控制回路48個，開關(guān)量輸入26個。3 硬件配置在系統(tǒng)硬件配置時要縱覽全局,從滿足生產(chǎn)過程對控制的要求，現(xiàn)場變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件特點(diǎn),傳輸信號電纜和DCS輸入/輸出卡件等方面全面考慮，從工藝的合理性、投資的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行的可靠性、維修的方便性等進(jìn)行綜合分析。我做如下配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如附圖13.1冗余的系統(tǒng)服務(wù)器/操作站，配置1臺工程師站和1臺操作站，并預(yù)留PC接口，滿足了系統(tǒng)的操作需要，在工程師站上安裝操作站軟件，系統(tǒng)運(yùn)行時可作為一臺

4、操作站使用，系統(tǒng)開車時2個操作站同時參與操作。系統(tǒng)正常時將2個操作站分別用于新、舊系統(tǒng)的操作管理。3.2冗余的高性能混合型控制器，兩個控制器之間熱備份，同時接受網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其中之一的控制器發(fā)生故障，備份控制器自動進(jìn)入工作狀態(tài)。完成調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)處理、邏輯聯(lián)鎖、設(shè)備控制等功能。3.3冗余的以太網(wǎng)和控制網(wǎng)，系統(tǒng)配置了2條網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控層要求開放。數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)是將分散處理單元、輸入/輸出處理系統(tǒng)及工程師站和操作站聯(lián)接起來，以保證可靠和高效的系統(tǒng)通訊。因此采用冗余的以態(tài)網(wǎng)配置，通訊協(xié)議為TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，控制網(wǎng)要求安全。3.4在I/O卡件配置上，采用預(yù)留出大于15%的擴(kuò)展空間，卡件的類型盡量少，整個系統(tǒng)

5、僅有5種I/O模件，從而減少了備件的種類和費(fèi)用。在測溫模件選型時，考慮系統(tǒng)溫度測點(diǎn)較多，測溫元件類型相同，均為鉑電阻，因此采用RTD輸入模件，節(jié)省了變送器的投資費(fèi)用。3.5所有電源設(shè)備和部件冗余。內(nèi)存其它儀表的相互關(guān)系；還要熟練掌握DCS所提供的各個控制算法或模塊功能，以及各功能模塊提供的各參數(shù)的相互影響，從深度和廣度上對DCS、工藝生產(chǎn)過程以及控制要求有了足夠清楚的認(rèn)識，完成組態(tài)工作。5.1硬件排列組態(tài)DCS硬件排列是指DCS輸入/輸出設(shè)備上的接線位置與外部生產(chǎn)過程參數(shù)位置之間的分配，DCS的設(shè)計思路之一是分散控制，合理的輸入/輸出信號組合可以使負(fù)荷分散。硬件要均衡配置:將空槽位和預(yù)留I/O

6、通分散安排,同時盡量使各控制站之間的負(fù)荷相對平衡。避免集中配置易造成局部信息流過于擁擠產(chǎn)生瓶頸，從而降低了DCS的整體性能，不利于I/O信號的合理調(diào)整，增加今后系統(tǒng)改造的難度。同時每個卡件將信號按照實(shí)際變化和重要性設(shè)置不同的執(zhí)行周期，將不同執(zhí)行周期的信號按物理位置合理的組合。如：LIC101、LIC102、LIC203、LIC206、LIC403，在生產(chǎn)過程中是重要的控制點(diǎn)，執(zhí)行周期設(shè)置為50ms，而LI201、LI202、LI204、LI205等相對參數(shù)變化慢，因而執(zhí)行周期設(shè)置為100ms，這樣同一卡件執(zhí)行周期快慢搭配在一起，使輸入/輸出部件微處理單元的負(fù)荷較均勻，減少硬件因負(fù)荷過大而發(fā)生故

7、障。同時對工藝操作相關(guān)的參數(shù)，如：氫化液儲槽液位LIC102，其泵出口流量FIC104，氧化液儲槽液位LIC206，其泵出口流量FIC204，再生液儲槽液位LIC403，流量FIC401。本裝置生產(chǎn)過程中氫化液、氧化液、再生液是循環(huán)的，為保持液位穩(wěn)定必須流量平衡，將這些相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)分配在不同的卡件，當(dāng)某一卡件發(fā)生故障時，可以從相關(guān)參數(shù)來判斷，避免造成大范圍的控制癱瘓，將風(fēng)險降到最低。硬件排列設(shè)計如附圖25.2應(yīng)用軟件組態(tài)應(yīng)用軟件組態(tài)在工程師站完成，下載到DCS的控制器執(zhí)行，控制器主要由CPU、ROM、RAM、E2PROM、地址設(shè)定開關(guān)等組成。CPU完成運(yùn)算，ROM用來存操作系統(tǒng)、功能塊庫，功

8、能塊在ROM中的排列是確定的，用戶是不能改變的。RAM用來存CPU的運(yùn)算結(jié)果和I/O信號。E2PROM存用功能塊連成的控制方案。下電時，控制方案是不會丟失的。不僅如此，控制方案不合適，還可以修改?？刂破髟诰W(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有地址，由這些地址開關(guān)來設(shè)定。功能塊在ROM中的排列有相應(yīng)的地址。在運(yùn)用這些功能塊時，應(yīng)該標(biāo)明該功能塊輸入輸出之間運(yùn)算的關(guān)系，還有運(yùn)算所需要的許多參數(shù)。在根據(jù)被控對象，確定控制策略形成控制方案時，在功能塊庫中選擇控制所需要的功能塊，弄清各功能塊之間的聯(lián)接關(guān)系，并首先定義它在E2PROM中的地址，并且和其它功能塊的聯(lián)系也都是用地址來表示的，同時填入所需參數(shù)，畫出每一個控制回路所需的功能

9、塊以及它們之間的連接關(guān)系，這些工作稱為組態(tài)。功能塊庫中最重要的功能塊是PID功能塊，它的輸出Y(t)和輸入X(t)的關(guān)系是比例-積分-微分關(guān)系，它在過程控制中有極其重要的作用。在完成閉環(huán)控制時一定要用到PID功能塊。閉環(huán)控制的單回路控制和串級控制回路的方框圖如圖一、圖二所示：MANAUTOCAS，方便地將軟連接切換，調(diào)節(jié)質(zhì)量高，操作簡單，組態(tài)方案如下圖：加入AUXCALC6功能塊，寫入表達(dá)式，OP=100PIDA.OP氣閉式閥門100%輸出信號時，閥位全關(guān)，組態(tài)后在操作上與氣開式閥門相同，操作信號為0%時為全關(guān)，100%時為全開，使操作方便簡單，同時調(diào)節(jié)的正反作用設(shè)置也無須改慮閥門的正反作用，

10、又能保證系統(tǒng)在氣源故障時在安全閥位。同時利用功能塊設(shè)置停車操作按鈕，在電源設(shè)備突發(fā)事故時，操作工只要點(diǎn)擊停車按鈕，所有調(diào)節(jié)閥將按工藝要求設(shè)置的安全閥位上，保障生產(chǎn)安全。而且當(dāng)控制點(diǎn)為回路故障，如現(xiàn)場變送器故障、線路斷路時，提供了安全保障，可設(shè)置控制輸出進(jìn)行保持、全開輸出、全關(guān)輸出、安全值輸出等；而且可設(shè)置對過程變化異常的報警；對控制輸出的微小抖動的限制，從而可以消除調(diào)節(jié)閥在一個位置上的劇烈抖動，提高控制品質(zhì)，延長調(diào)節(jié)閥的壽命。6 操作界面組態(tài)PlantScape的Display Builder采用基于對象的集成化的圖形開發(fā)工具來生成特定的用戶應(yīng)用流程畫面，通過簡單的填表式操作來組態(tài)畫面上的顯示

11、點(diǎn)并采用點(diǎn)擊式操作就可迅速完成圖形對象動畫組態(tài)。流程圖的開發(fā)在操作上應(yīng)該盡量做到畫面簡潔，功能強(qiáng)大，盡量使操作員只通過流程圖就能對所有過程進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)本身提供真實(shí)的三維工具設(shè)備圖庫存，采用這一工具可快速地生成用戶動態(tài)圖形畫面并將動態(tài)數(shù)據(jù)連接到畫面中，采用Visual Basic腳本和Actiex組件可生成特定的動態(tài)效果，實(shí)現(xiàn)功能包括：氫化液工序流程圖等生產(chǎn)過程工藝流程圖畫面，在線PID整定，修改動態(tài)趨勢圖，歷史趨勢圖，生產(chǎn)報表，事件報表，操作日志，設(shè)備管理，工藝參數(shù)設(shè)定和使用權(quán)限功能等，實(shí)時的掌握現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況及參數(shù)變化，以圖形形式提供歷史和實(shí)時的毫秒趨勢圖，用趨勢和數(shù)據(jù)記錄PID整定時監(jiān)視執(zhí)行情況和效果，由于系統(tǒng)中檢測變量多，有時會出現(xiàn)報警，如不及時診斷排除，勢必會影響正常生產(chǎn)，為此，在實(shí)際組態(tài)過程中，采用多點(diǎn)多預(yù)警系統(tǒng)，并在畫面上以顏色加以區(qū)分，重要參數(shù)報警可實(shí)現(xiàn)畫面鎖定，使操作員提前做好準(zhǔn)備工作，便于正確操作。7 總結(jié)：本系統(tǒng)自投運(yùn)以來，無故障發(fā)生，系統(tǒng)