冶金動力134METALLURGICAL POWERJX-300 XP DCS控制系統(tǒng)在空分項目上的應(yīng)用吳強(馬鞍山鋼鐵股份有限公司自動化工程公司,安徽馬鞍山243000【摘要】介紹了江蘇永鋼2000mh制氧機控制系統(tǒng)的配置詳細(xì)描述了重點控制功能及X-300XPCS實現(xiàn),該系統(tǒng)取得了顯著的經(jīng)濟效益?！娟P(guān)鍵詞】制氧;控制系統(tǒng);』X-30XP;防喘振控制【中圖分類號】TB6【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】10067642094004904Application of JX-300XP DCS Control System in Air Separation ProjectwU Qian(Automation Engineering Co., Maashan Iron Steel Co., Lud, Maanshan, Anhui 243000, China)Abstract] The configuration of the control system of 20000 mm/h air separator ofJiangsu Yong Steel is present. The main control functions of the air separator and realizationof JX-300XP DCS are expounded in detail. This system has achieved significant economicbenefits[Key words] oxygen making: control system; JX-300XP; surge-proof control引言等均由DCS系統(tǒng)完成。DCS控制系統(tǒng)由于其“管理集中,危險分散”而3控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成得到廣泛應(yīng)用。X-300 XP DCS系統(tǒng)是浙大中控公3.1JX-300 XP DCS系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)司2004年推出的集散控制系統(tǒng)是當(dāng)今在國內(nèi)市場系統(tǒng)采用了信息管理網(wǎng)過程控制網(wǎng)控制站內(nèi)廣泛應(yīng)用的較先進的控制系統(tǒng)。近幾年來在空分(制部網(wǎng)絡(luò)三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中最上層為信息管理氧)行業(yè)應(yīng)用得到較好評價。網(wǎng)采用了符合TCPP協(xié)議的以太網(wǎng),用于工廠級JX-300XP系統(tǒng)具有完善的冗余功能,可以實信息傳送和管理現(xiàn)電源冗余網(wǎng)絡(luò)冗余、控制器冗余、IO卡冗余?？厝鐖D2中間層為過程控制網(wǎng)(名稱為 CNet制站所有卡件均按智能化設(shè)計,均采用專用微處理Ⅱ),采用了雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)傳輸各種實時器,在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)全數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理。信息系統(tǒng)實現(xiàn)了空分裝置所需的各種控制方案,保證了如圖3底層網(wǎng)絡(luò)為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(名稱為空分裝置的正常運行。BUS),采用主控制卡指揮令牌網(wǎng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)2空分裝置及其控制方式議是控制站各卡件之間進行信息交換的通道?，F(xiàn)場江蘇永鋼2萬m3制氧機組是杭氧產(chǎn)KDON-采集的數(shù)據(jù)通過信號線送至DCs的W模塊進行2100021000型空氣分離裝置控制系統(tǒng)采用浙大中AD轉(zhuǎn)換處理,再通過SBUS進人系統(tǒng)完成各種控控的JX-300XP系統(tǒng)。制?？刂品绞揭訢CS集中控制為主,結(jié)合機旁控制32Dcs硬件配置及特性為輔完成了空氣透平壓縮機、空氣預(yù)冷、分子篩吸根據(jù)需要,系統(tǒng)共配置2個操作站、2個控制附膨脹機、板式換熱器及分餾塔、氬分餾、氧氣透平站、1個工程師站其DCS控制系統(tǒng)的組成框圖如圖壓縮機、氧氮氬貯存等過程的數(shù)據(jù)采集,閉環(huán)控制,4。順序控制邏輯聯(lián)鎖控制。工藝流程見圖1?？刂葡到y(tǒng)CPU,網(wǎng)絡(luò)、電源均采用熱備雙冗余系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的顯示趨勢記錄歷史事件配置,當(dāng)任一設(shè)置為冗余方式的工作卡件發(fā)生故障記錄、報警、調(diào)節(jié)打印制表及流程圖畫面動態(tài)顯示時,備用卡件即迅速自動切換,整個系統(tǒng)仍按原進程冶金動力20年第4METALLURGICAL POWER總第134污氮放空空氣氧壓縮系統(tǒng)預(yù)冷系統(tǒng)分餾塔系統(tǒng)空氣過濾系統(tǒng)氮壓縮系統(tǒng)空氣氬儲存分離系統(tǒng)空氣壓縮系統(tǒng)污氮純化系統(tǒng)污氮放空圖1空分裝置各個工藝系統(tǒng)工作,不影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài),工作備用卡件喪1系統(tǒng)規(guī)模表之間的運行狀態(tài)同步速度達1Mbp序號信號類型實際配置選用卡件備注14-20mA模擬量輸入操作站工程師站網(wǎng)卡網(wǎng)卡網(wǎng)卡網(wǎng)卡23454-20mA輸出數(shù)字量輸人數(shù)字量輸出合計SOnetⅡ33工程師站和操作站應(yīng)廠方要求,均采用西門子工控機,支持USB接口配有 SUPCON專用工業(yè)鍵盤及19"DELL液晶圖2 CNet‖網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)顯示器。操作系統(tǒng)采用 WINDOWS2000sP4配有主控制卡主控制卡雙 ScnetIl網(wǎng)卡。工程師站,配有 SUPCON的系統(tǒng)組態(tài)軟件,可進行系統(tǒng)組態(tài),控制回路程序(語言+圖形)編制流程圖制作,趨勢圖和報警組態(tài),報表制作|數(shù)梨特數(shù)*|o機蹇34JX-300 XP DCS系統(tǒng)組態(tài)特點X-300 XP DCS系統(tǒng)的組態(tài)工作是通過 SCKeySBUS-SI組態(tài)軟件來完成 SCKey組態(tài)軟件(含實時監(jiān)控軟10卡0件)是一個全面支持該系統(tǒng)各類控制方案的組態(tài)軟件平臺,是運用面向?qū)ο?O0P)技術(shù)和對象鏈接與圖3SBUS總線結(jié)構(gòu)示意嵌入(OLE2)技術(shù),基于中文 WINDOWS系列操作系操作站1操作站2工程師站統(tǒng)開發(fā)的32位應(yīng)用軟件界面友好(通過簡明的下拉菜單和彈出式對話框建立友好的人機對話界面),功能強大具有強大的在線幫助功能所有幫助均為中文組態(tài)方便簡單?？亟M態(tài)軟件 SCKey集控制程序和監(jiān)控畫面的編制于一身,用戶可以根據(jù)自身特點選用常規(guī)控制方案及自定義方案,可選擇編程語言:SCX語言、SCC圖4DCS系統(tǒng)配置框圖ol圖形化控制方案(含LD語言編程、FBD語言編整套DCS系統(tǒng)測點數(shù)見表1。程、SFC語言編程),整個項目通過一個直觀的項目2009年第4期冶金動力總第134期METALLURGICAL POWER51樹分層次進行管理。分子篩控制系統(tǒng)是整套制氧機組空分部分的關(guān)4軟件組態(tài)編程及系統(tǒng)功能鍵。它的運行可靠是保證空分設(shè)備安全、長期穩(wěn)定運整套空分系統(tǒng)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)順序控制較多,根據(jù)行的關(guān)鍵。分子篩的自控以安全第一,功能齊全操各系統(tǒng)特點從控制、維護、安全等方面考慮使X-作方便為原則分子篩純化器一般都有兩組,一組工300XP組態(tài)軟件的一些特點得到了較全面的體現(xiàn)。作,一組再生,交替切換。對于單一分子篩來講,工作4.1空氣透平壓縮機控制方案的實施過程如下:空壓機為陜西鼓風(fēng)動力(集團)有限公司生產(chǎn)卸壓加熱一吹冷一充壓一切換RIK80-4空壓機,控制系統(tǒng)從一次儀表至控制方案投入吸附工作均為陜鼓產(chǎn)品,僅設(shè)置機旁啟動操作柜,所有的控制方案均在DCS上完成。系統(tǒng)控制14個切換閥周期動作(共18步)采主要有三部分控制:常規(guī)控制(溫度、壓力指示用了ScX語言、結(jié)合動態(tài)流程圖設(shè)計,其程序特點報警聯(lián)鎖等)進口導(dǎo)葉控制調(diào)節(jié)防喘振閥控制調(diào)有:節(jié)。常規(guī)控制通過 SCCtrol圖形化控制方案編程完·手/自動切換、暫停強制換步。在手動的情形成;導(dǎo)葉防喘閥控制通過LD語言編程完成見圖5下,所有閥門的操作全由人工操作。在自動情況下,控制框圖。所有閥門的操作均由計算機進行實現(xiàn),在各種異常情況下,進行報警提示。在手動的前提下,聯(lián)鎖功能放空PdY 102照樣有效。PI1002流程圖中動態(tài)顯示工作步、工作狀態(tài)每一階段的運行時間和所有的工藝參數(shù)?？刂平M件防喘振閥具有任意調(diào)整切換周期功能(改變充壓、卸壓FIQC101工作、吹冷、加熱等時間),在子畫面中修改和顯示。流程圖中動態(tài)反映各切換閥狀態(tài)?！じ髑袚Q閥及電加熱器具有自診斷功能,當(dāng)各進氣至空分閥狀態(tài)與程序發(fā)出指令不一致時,電加熱器工作不入口導(dǎo)葉空壓機正常發(fā)出報警信號提示操作人員查找原因。圖5控制框圖·在充壓時,工藝要求升壓一定要緩慢而且必(1)進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)閥控制:入口導(dǎo)葉由進冷箱須在固定的時間內(nèi)達到一定的壓力,結(jié)合此壓力的空氣流量回路 FIQCI01控制。要求與v1207閥的閥門特性要求在充壓的不同時(2)空壓機防喘振控制:空壓機防喘振自動調(diào)間段,對v1207閥門開度變化速率要求不同,實際節(jié)是通過調(diào)節(jié)放空管道上的放空閥實現(xiàn)的PI002按4種不同的開度變化速率逐漸開到位,較好的滿(空壓機排氣壓力)Pd100空壓機喉差羥經(jīng)TA1001足了工藝的要求用SCX語言編程實現(xiàn)并且每段參(進氣溫度修正后得到的PdY002(空壓機喉差修正數(shù)可自由設(shè)定圖6為分段控制閥位示意圖。值)參與它的調(diào)節(jié)。PI02與PdY00構(gòu)成一條喘振曲線,它是由100%----=---------(TvJ陜鼓在現(xiàn)場測定的多個喘振點連線得到的,在此曲線基礎(chǔ)上下移5%左右得到的是防喘振曲線,并且將當(dāng)前工作點對應(yīng)的壓力值作為調(diào)節(jié)回路的設(shè)定值完成不同工況下對防喘調(diào)節(jié)閥的自動控制。當(dāng)空壓機工作點位于防喘振曲線上方時,設(shè)定(值與測量值的偏差使得放空閥打開,最終使測量值v1(LVD穩(wěn)定在防喘振曲線的設(shè)定值上;如空壓機工作點位于防喘振曲線下方時,則自動關(guān)閉放空閥經(jīng)過此控制器確?？諌簷C在任何時候都處于最安全的狀態(tài)。42分子篩運行程序控制方案的實施圖6閥位設(shè)定圖冶金動力2009年第METALLURGICAL POWER實時開度輸出變得較為方便,可以方便地取消聯(lián)鎖、觀察各設(shè)備參Vm-v+ m1-1)x( imersL4T數(shù)狀態(tài)對儀表進行調(diào)整等。4自定義功能塊建立式中:V—充壓零時刻時閥開度輸出值,通常為利用圖形化編程中的ST語言可以很方便地建15%立各類功能塊,自定義功能塊的建立及應(yīng)用,可以使T——充壓n時刻整套系統(tǒng)編程簡單,調(diào)試方便。V充壓n時刻時閥開度輸出值;46操作站組態(tài)情況T—充壓n+1時刻;操作站是面對操作人員的平臺,根據(jù)生產(chǎn)需要Vm充壓n+1時刻時閥開度輸出值;共設(shè)置了13頁主流程圖、彈出式流程圖20頁、11ST充壓設(shè)定時間組趨勢圖畫面23組一覽畫面8組分組畫面,全面為時間段端點用于對生產(chǎn)操作、記錄等。對于模擬量設(shè)置每1g記imer4}—定時器,為0~充壓設(shè)定時間錄一次整個曲線一次可以記錄1個月參數(shù)所記錄timers[4]在,T時,n=0; timers[4]在(T,T]時,n=參數(shù)完全能夠滿足工藝故障判斷要求。l; timers4在(T2,寫到]時,n=2;tmer{4在(T3,T時,nJ-300 XP DCS軟件現(xiàn)已升級到PRO254,該系統(tǒng)是基于WIN2000下工作,與家用、辦公室操43氧透自動啟動停機、故障控制方案的實施作相同,支持USB接口,操作簡單,各類參數(shù)數(shù)據(jù)氧透自動啟動、正常停機噴氮緊急停車、重故可以通過USB導(dǎo)出,系統(tǒng)支持離線瀏覽,可以將各障停車程序的設(shè)置直接關(guān)系到該機組的安全運行、類工藝參數(shù)定期記錄光盤有利于在未來生產(chǎn)中,對生產(chǎn),氧透共有各類測點150多個近110個測點進歷史參數(shù)的分析指導(dǎo)生產(chǎn)。行自動控制,17個控制閥,系統(tǒng)利用LD語言編制氧5結(jié)束語透啟動聯(lián)鎖、停車聯(lián)鎖、故障噴氮聯(lián)鎖程序,利用空分系統(tǒng)的控制相對較為復(fù)雜,X-300XPSFC順控圖編制氧透自動啟動程序、正常停車自動DCS系統(tǒng)在2萬空分1,2,3期運行3年多的實踐表程序、噴氮緊急停車程序、重故障停車程序。明,至今為止,控制系統(tǒng)運行是可靠的滿足了生產(chǎn)利用LD編制聯(lián)鎖程序在線運行調(diào)試時可以需要同時由于全中文的操作鍵面,使系統(tǒng)從組態(tài)很方便地發(fā)現(xiàn)故障點;SFC順控圖編制工作步程序,到生產(chǎn)調(diào)整都具有良好的可操作性,是一種性能較有利于故障測點記錄,觀測。優(yōu),投資較省的國產(chǎn)DCS系統(tǒng)。44自定義變量建立及應(yīng)用收稿日期:2009-04-02JX-300 XP DCS系統(tǒng)具有強大自定義方案組態(tài)作者簡介:吳強(1976),男1999年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院測控儀表功能包括自定義回路組態(tài)、1字節(jié)變量定義、2字節(jié)專業(yè),現(xiàn)北科大研究生在讀工程師,從事自動化工程設(shè)計和調(diào)試技變量定義、4字節(jié)變量定義、8字節(jié)變量定義。術(shù)工作。自定義變量的應(yīng)用,使操作人員維護人員工作(上接第48頁)數(shù)量足夠的氬組分,這個過程很長返充液氬雖然可以幫助氬塔建立濃度梯度提前約30h,這些組分從原料空氣中的氬在上塔氬的富出氬但得不償失,因為在氬氣純度合格前原料空氣集區(qū)富集后進入氬塔,再進行精餾濃縮提純,逐漸在的氫組分也在精餾濃縮留在粗塔內(nèi),只是在積累氬塔中建立起濃度梯度包括填料、分布器上的液體起氬塔所需的數(shù)量之前不出合格產(chǎn)品而已,氬塔內(nèi)和氣體及塔釜、液體泵等處的液體,它們均來自于原需要的氫組分總量還是這么多就象前面說的,早出料空氣中093%的氫,那么返充液氬可以縮短這一的生產(chǎn)量反而比返充進去的少,因為充進去的氬還濃縮過程會浪費一部分,所以返充液氬是不可取的。但須知你充進去的氬其實也是在之前從原料空收稿日期:2009-03-05氣中經(jīng)上塔富集在氬塔分離得到的,假設(shè)你充進去作者簡介錢立新(1968-),男1989年畢業(yè)于浙江大學(xué)制冷與低溫若干立方的液氬提前使氬塔正常了,你會發(fā)現(xiàn)這段工程專業(yè)高級工程師現(xiàn)從事制氧廠生產(chǎn)管理工作。提前的時間生產(chǎn)出來的液氬比你充進去的還少呢!