《白動(dòng)化與儀器儀表》2010年第5期(總第151期)霍尼威爾DCS控制系統(tǒng)在15000m3空分中的應(yīng)用郭斌,祁學(xué)東,馮大博陜西漢中鋼鐵有服公司技術(shù)處漢中,724207)摘要介紹了美國(guó)霍尼威爾公司 PLANTSCAPE R400DCS系統(tǒng)在漢中鋼鐵有限公司15000m3空分白動(dòng)化系統(tǒng)屮的應(yīng)用,利用和利時(shí)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了所有制氧設(shè)備的邏輯控制、順序控制以及在幾十個(gè)回路調(diào)節(jié)中的應(yīng)用實(shí)例控制效果良好關(guān)鍵詞雀尼威爾掉制系統(tǒng):DCS; PLANTSCAPEbstract: The application of PALNTSCAPE R400 DCS control system of Honey Well Corporation used in 15000M3 Oxygen makingautomation of Hanzhong iron&steel company is introduced. We use dCs to achieve all logic control, sequence control and loopKey words: Honey Well Control system; DCS; PLANTSCAPE中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001-9227(2010)05-0083-030前光纖連接實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)同步以及控制器無(wú)擾動(dòng)陜西漢屮鋼鐵集團(tuán)公司15000m3/h制氧機(jī)采用分了篩切換?？刂破魍ㄟ^(guò)CNI( ControlNet接口模板)與下層I/0凈化空氣、空氣增壓透平膨脹機(jī)、全精餾無(wú)氫制氬、內(nèi)壓模板通訊,發(fā)送控制指令以及接收上傳數(shù)據(jù)。同時(shí)掉制器縮流程,并配冇液氧、液氮、液氬的貯存加壓、汽化和輸還通過(guò)CNI模板與上層服務(wù)器進(jìn)行通訊。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了掉制送系統(tǒng)器冗余、 Supervisory controlNet網(wǎng)絡(luò)幾余、I/0具體L藝流程簡(jiǎn)述如下:ControlNet網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余。在幾余的服務(wù)器上還化料空氣吸入空氣過(guò)濾器除去機(jī)械質(zhì),進(jìn)入空壓必須加裝PCIC卡才能實(shí)現(xiàn)與控制器的通訊。另外,為了防縮到約0.6MPa,然后送入空氣冷卻塔進(jìn)行預(yù)冷,預(yù)冷因系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停電造成系統(tǒng)程序丟失,系統(tǒng)還配備了兩后的空氣送往分子篩吸附器,將其中的H20、CO2、C2H2等雜塊BEM(電池?cái)U(kuò)展模塊)。質(zhì)去除以太網(wǎng)(TCP/IP, Ethernet)化后的加匚空氣分成二股,股直接進(jìn)入空分塔。幾余服務(wù)器操作站另股進(jìn)入增壓機(jī),從增壓機(jī)出來(lái)的空氣再分二股,股圖服務(wù)器A圖進(jìn)膨脹機(jī)增壓風(fēng)機(jī),從膨脹機(jī)增壓機(jī)出來(lái)后進(jìn)入空分塔口另股從增壓機(jī)出來(lái)直接進(jìn)入空分塔。在上塔底部獲得純度99.8%的液氧,經(jīng)液氧泉壓縮后,進(jìn)入主換熱器,復(fù)熱后冗余控制器冗余控制器得到3.0MPa的氧氣,在上塔頂部獲得純度99.999%的氮?dú)?冗余管理 ControlNet網(wǎng)經(jīng)過(guò)主冷、主換熱器復(fù)熱后出冷箱。從上塔中部抽出的氬餾份,經(jīng)粗氬塔Ⅰ、IⅠ及精氬餾后,在精氬塔底部得到純度冗佘管理 ControlNet網(wǎng)99.999%的精液氬,出冷箱進(jìn)入液氬貯槽運(yùn)程I/0機(jī)架遠(yuǎn)程1/0機(jī)架運(yùn)程/0機(jī)架為了實(shí)現(xiàn)上述流程,儀控系統(tǒng)選型上我們經(jīng)過(guò)反復(fù)比較,最斤決定采用美國(guó)霍尼威爾公司 PLANTSCAPE R400CS掉制系統(tǒng)。該DCS系統(tǒng)具有可靠性高、高效率、適用性圖1DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是·個(gè)完善、穩(wěn)定、可靠的控制系統(tǒng)。該DCS系統(tǒng)的使用,為15000m3空分系統(tǒng)正常運(yùn)行提供了有力保障系統(tǒng)控制點(diǎn)數(shù)如下:AI(4~20mA)176點(diǎn)1Dcs系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及軟硬件組成AI(RTD)120點(diǎn)1.1DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示A0(4~20mA)56點(diǎn)1.2系統(tǒng)硬件配置點(diǎn)本系統(tǒng)采用兩臺(tái)C200混合掉制器通過(guò)兩個(gè)幾余模板(RM)組成掉制器冗余的DCS掉制系統(tǒng)。兩塊幾余模板通過(guò)I/0模板共有42塊分別安裝在3個(gè)17槽機(jī)籠上收稿日期:2010-01-261.3系統(tǒng)軟件配置霍尼威爾DCS控制系統(tǒng)在15000空分中的應(yīng)用郭斌,等操作系統(tǒng)為 Windows2000 SERVER英文服務(wù)器版機(jī),由1臺(tái)4800kW異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。增壓機(jī)控制系統(tǒng)( Vantage)系統(tǒng)軟件有如下幾方面應(yīng)用軟件:也由美岡C00PER公司成套提供。 Vantage控制系統(tǒng)主要組(1) Quick Builder:掉制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件件均裝在一個(gè) Vantage控制盤內(nèi)。其中還包含了個(gè)或數(shù)Quick Builder軟件用于建立上位軟件與下位硬件之個(gè)主控制邏模塊(MLM),每一個(gè)MLM包含一個(gè)電源微處理間讀取數(shù)據(jù)的接口,以使在 Station軟件上搭建監(jiān)控系統(tǒng)器和套輸出/輸入點(diǎn)。每個(gè)主MLM也包含硬件以支持平臺(tái)。用戶接口模塊(UIM)。該掉制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了增壓機(jī)系統(tǒng)的所(2) Control Builder:掉制組態(tài)軟件。有監(jiān)控、保護(hù)等功能。但該系統(tǒng)只能在現(xiàn)場(chǎng)液晶山板上顯TPS下位掉制器的內(nèi)置程序的編程環(huán)境,用于執(zhí)行下示,為了實(shí)現(xiàn)在主控室監(jiān)控增壓機(jī)運(yùn)行狀況,我們采用了位程序的編寫和運(yùn)行監(jiān)視,利用它可創(chuàng)建掉制模塊(CM)、霍尼威爾專用通訊模板通過(guò) MODBUS總線與 Vantage掉制系順序控制模塊(SCM)以及硬件設(shè)備。這個(gè)軟件就是用于在統(tǒng)通訊,將 Vantage系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)上傳到DCS系統(tǒng)中實(shí)上位電腦上進(jìn)行下位程序編寫的軟件?，F(xiàn)集中顯示、監(jiān)與報(bào)警。同吋在DCS上完成了增壓機(jī)放(3) Display builder流程圖組態(tài)軟件。散閥PV002的操作與聯(lián)鎖掉制。Display Builder是用于繪制用戶流程圖、連接顯小2.3預(yù)冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)、組態(tài)數(shù)據(jù)及圖形參數(shù)的具。預(yù)冷系統(tǒng)主要包含空冷塔、水冷塔和冷凍機(jī)組部分(4) Station:上位監(jiān)控軟件的壓力、溫度、液面及流量檢測(cè),以及冷凍機(jī)組的啟?？亟M態(tài)畫面和上位程序的運(yùn)行環(huán)境,是用一種Web類型制、空冷塔液面自動(dòng)調(diào)節(jié)(v)水冷塔液面自動(dòng)調(diào)節(jié)(Ⅵ138)的文件來(lái)友好地顯小用戶現(xiàn)場(chǎng)信息。同時(shí),這個(gè)軟件也預(yù)V1134和V1135的遙掉以及V1152閥的聯(lián)鎖掉制。同時(shí)還實(shí)先集成了許多附加功能,可以在其中對(duì)整個(gè)上位監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)了常溫水泉和低溫水泉的啟停與聯(lián)鎖控制進(jìn)行調(diào)整。2.4純化系統(tǒng)1.4通訊純化系統(tǒng)除分了篩、電加熱器部分的藝檢測(cè)及C02TPS系統(tǒng)的通訊分為三層,從下往上分別為:檢測(cè)外,主要實(shí)現(xiàn)了電加熱器的后停自動(dòng)聯(lián)鎖和分子篩系I/0 Controlnet——用于I/0模板和控制器機(jī)架之間統(tǒng)各個(gè)閥門的自動(dòng)切換。其中2臺(tái)電加熱器加熱由2套專訊。門的調(diào)功柜實(shí)珧自動(dòng)控溫。分子篩系統(tǒng)加溫、冷吹、充壓、Supervisory ControlNet——用于控制器機(jī)架和上卸壓時(shí)間可根據(jù)|藝要求人為設(shè)定,而月上述四個(gè)過(guò)程完位電腦之間的通訊全由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。分了篩切換程序由4個(gè)SCM順以太網(wǎng)——用于上位服務(wù)器、操作站的 Station軟件控程序塊實(shí)現(xiàn)。之間的通訊2.5膨脹機(jī)系統(tǒng)本空分系統(tǒng)配備了2臺(tái)不同型號(hào)的膨脹機(jī)。其中隨空2DcS系統(tǒng)控制功能及內(nèi)容分系統(tǒng)成套的是1臺(tái)俄羅斯產(chǎn)膨脹機(jī)(我們稱為ET1)。該2.1空壓機(jī)膨脹機(jī)系統(tǒng)控制要求較高,所以其控制程序相應(yīng)就比較復(fù)空壓機(jī)系統(tǒng)中檢測(cè)了空壓機(jī)、主電機(jī)的軸溫,潤(rùn)滑油雜。ET1膨脹機(jī)原木帶有一個(gè)掉制柜,但是在系統(tǒng)安裝時(shí)溫度、壓力及進(jìn)氣、排氣溫度和壓力、空壓機(jī)軸振動(dòng)、軸我們將其進(jìn)行改造,首先通過(guò)信號(hào)隔離器將所有壓力信號(hào)位移測(cè)量、冷卻水溫度、壓力等系列相關(guān)數(shù)據(jù)。其中主都分成2路,1路接在現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的顯示儀表上,另1路要聯(lián)鎖控制有如下幾個(gè)重要內(nèi)容接入DCS,所冇調(diào)節(jié)閥控制信號(hào)都由DCS發(fā)出。在DCS上實(shí)(1)空壓機(jī)防喘振S1015閥自動(dòng)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制現(xiàn)了膨脹機(jī)進(jìn)口閥V441、回流閥V400、噴嘴、密封氣壓力Sv1015防喘振閥設(shè)計(jì)為氣關(guān)閥,如果電磁閥失電,該調(diào)節(jié)閥v516、V518聯(lián)鎖與調(diào)節(jié)控制。而且在Ⅴ400、V516、調(diào)節(jié)閥將白動(dòng)打開(kāi)。在空壓機(jī)開(kāi)機(jī)以后,SVⅥ1015閥投入白V518閥白動(dòng)調(diào)節(jié)掉制屮用到了 RAMPSOAKA控制塊,該控制動(dòng)運(yùn)行,根據(jù)工藝要求設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣壓力。塊通過(guò)設(shè)定多個(gè)達(dá)30個(gè)時(shí)間段及相應(yīng)的斜坡幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)為保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定,我們采用了無(wú)錫L裝制造的氣動(dòng)薄相關(guān)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)控制,不同于常規(guī)的PID調(diào)節(jié)。同時(shí)還膜調(diào)節(jié)閥。本系統(tǒng)中SVⅥI015閥通過(guò)υCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了膨脹機(jī)油壓、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、軸向位移等相關(guān)參數(shù)的平穩(wěn)準(zhǔn)確,完全符合設(shè)計(jì)要求。另外為該閥設(shè)計(jì)了一系列聯(lián)鎖控制。的聯(lián)鎖條件,防止了Sv1015閥誤動(dòng)作的產(chǎn)生,從而對(duì)空壓由于ET1操作藝比較復(fù)雜,所以在試生產(chǎn)階段故障機(jī)實(shí)施了有效的保護(hù)率較高,嚴(yán)重制約了15000m3空分系統(tǒng)的正常生產(chǎn),所以我(2)空壓機(jī)運(yùn)行安全保護(hù)聯(lián)鎖控制們又配備了一臺(tái)國(guó)產(chǎn)膨脹機(jī)(稱為ET2)作為備用。ET2膨空壓機(jī)是空分設(shè)備中最重要的組件,它的正常與否脹機(jī)的所有檢測(cè)與控制都由DCS系統(tǒng)完成,同樣實(shí)現(xiàn)了膨直接影響空分系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以空壓機(jī)運(yùn)行安全聯(lián)鎖脹機(jī)油壓、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、軸向位移等相關(guān)參數(shù)的聯(lián)鎖控制。保護(hù)也非常關(guān)鍵。本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)油壓(低于0由于膨脹機(jī)停機(jī)要求增壓機(jī)要聯(lián)鎖停機(jī),增壓機(jī)放07MPa)、溫度(高于80℃)、軸位移(高于750um)的安全聯(lián)散閥也要聯(lián)鎖放散。為了實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)膨脹機(jī)對(duì)增壓機(jī)放散閥鎖保護(hù)的聯(lián)鎖,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)選擇器,讓系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并只與2.2增壓機(jī)當(dāng)前正在運(yùn)行的膨脹機(jī)聯(lián)鎖,從而防止了系統(tǒng)誤動(dòng)作增壓機(jī)采用的是美國(guó)C00PER公司生產(chǎn)的離心式空壓2.6分餾塔系統(tǒng)自動(dòng)化與儀器儀表》2010年第5期(總第151期)分餾塔系統(tǒng)分為換熱器、主塔和氬塔三部分。分餾塔本空分系統(tǒng)配有容量不同的液氧儲(chǔ)槽、液氮儲(chǔ)槽、液系統(tǒng)也是空分系統(tǒng)中檢測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)回路最多的部分。為保氬儲(chǔ)槽各1個(gè)DCS系統(tǒng)完成了各儲(chǔ)槽的溫度、液位、壓力證系統(tǒng)可靠性,塔內(nèi)所有熱電阻全部采用雙支熱電阻,塔等工藝參數(shù)檢測(cè),并實(shí)現(xiàn)了各儲(chǔ)槽超壓放散、汽化蒸汽流上所有調(diào)節(jié)閥全部采用日本本山( motoyama)調(diào)節(jié)閥、壓量自動(dòng)調(diào)節(jié)。力與液位檢測(cè)全部采用EJA變送器,實(shí)現(xiàn)了分餾塔系統(tǒng)各個(gè)工藝參數(shù)的可靠檢測(cè),并且按照L藝需求所有要求自動(dòng)3DcS運(yùn)行狀況調(diào)節(jié)的閥門全部投入自動(dòng)并穩(wěn)定可靠運(yùn)行。需要手功遙掉漢鋼15000m3制氧DCS系統(tǒng)自2005年6月底正式投用以的閥門也都能實(shí)現(xiàn)精確定位。同時(shí),還實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)液氧泵來(lái),經(jīng)歷了一系列的考驗(yàn)?，F(xiàn)總結(jié)如下:和2臺(tái)液氬泵的遙控啟停、速度變頻以及藝聯(lián)鎖保護(hù)控(1)系統(tǒng)運(yùn)行初期由于俄羅斯產(chǎn)膨脹機(jī)工藝操作以及制空分操作不熟練,造成幾次系統(tǒng)停機(jī)故障,有2次直接2.7壓氮系統(tǒng)造成膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子損壞。后來(lái)我們與工藝人員商量并修改膨本空分系統(tǒng)配備了四臺(tái)氮壓機(jī)。壓氮系統(tǒng)主要檢測(cè)脹機(jī)聯(lián)鎖參數(shù),加強(qiáng)了膨脹機(jī)的保護(hù),在后來(lái)的運(yùn)行中收了每臺(tái)氮壓機(jī)各級(jí)進(jìn)排氣溫度、壓力,潤(rùn)滑油溫度、壓力到了較好的效果等工藝過(guò)程量,同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了4臺(tái)氮壓機(jī)以及油泵的啟停(2)2007年7月份出現(xiàn)兩次空壓機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)故障,經(jīng)與聯(lián)鎖控制。檢查停機(jī)聯(lián)鎖點(diǎn)為軸向位移超限,檢査空壓機(jī)沒(méi)有任何問(wèn)2.8外網(wǎng)調(diào)壓系統(tǒng)題,最后我們判斷是由于空壓機(jī)室內(nèi)溫度較高造成安裝在外網(wǎng)調(diào)壓系統(tǒng)配有氧氣球罐3個(gè)、氮?dú)馇蚬?個(gè)、氬氣空壓機(jī)室的軸向位移檢測(cè)前置器發(fā)生信號(hào)瞬間發(fā)生漂移,球罐1個(gè),并設(shè)置有氧氣調(diào)壓間,主要完成將產(chǎn)品氧氣向從而使DCS聯(lián)鎖停機(jī)。我們將前置器箱移出到空壓機(jī)室外煉鋼轉(zhuǎn)爐輸送,保證轉(zhuǎn)爐煉鋼用氧的壓力穩(wěn)定,均衡。外后,系統(tǒng)再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)類似故障網(wǎng)調(diào)壓系統(tǒng)檢測(cè)了各個(gè)氧氣、氮?dú)?、氫氣球罐壓?送往(3)除上述情況以外,漢鋼15000m3制氧DCS系統(tǒng)總體煉鋼氧氣、氮?dú)?、氬氣壓力、流量。主要?shí)現(xiàn)了氧氣壓力情況還是很可靠的,運(yùn)行多年來(lái),沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)1次因?yàn)镈CS雙路自動(dòng)調(diào)節(jié),使煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉所用氧氣的壓力平穩(wěn)輸本身故障而停止生產(chǎn)的狀況發(fā)生。該DCS系統(tǒng)在漢鋼5000m送,保障轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的順行。氮?dú)馀c氬氣通過(guò)球罐直接向煉制氧生產(chǎn)中發(fā)揮了極大的作用。鋼輸送。2.9儲(chǔ)槽系統(tǒng)萬(wàn)用表檢測(cè)IC芯片的幾種簡(jiǎn)易方法1.離線檢測(cè)(f)IC芯片部分引腳異常時(shí),則從偏離大的入手.先查測(cè)出IC芯片各引腳對(duì)地之間的正,反電阻值。以此與外圍元器件,若無(wú)故障,則IC芯片塤壞;妤的IC芯片進(jìn)行比較,從而找到故障點(diǎn)(g)對(duì)工作時(shí)有動(dòng)態(tài)信號(hào)的電路板,有無(wú)信號(hào)IC芯片2.在線檢測(cè)引腳電壓是不同的,但若變化不正常則IC芯片可能已壞;1)直流電阻的檢測(cè)法同離線檢測(cè).但要注意:(h)對(duì)多種工作方式的設(shè)備,在不同工作方式時(shí)IC腳(a)要斷開(kāi)待測(cè)電路板上的電源;的電壓是不同的(b)萬(wàn)能表內(nèi)部電壓不得大于6V;3)交流工作電壓測(cè)試法(c)測(cè)量時(shí),要注意外圍的影響.如與IC芯片相連的電用帶有dB檔的萬(wàn)能表,對(duì)IC進(jìn)行交流電壓近似值的測(cè)位器等量.若沒(méi)有dB檔,則可在正表筆串入一只0.1-0.5μF隔離直2)直流工作電壓的測(cè)量法流電容。該方法適用于工作頻率比較低的IC.但要注意這測(cè)得IC芯片各腳直流電壓與正常值相比即可.但也要些信號(hào)將受固有頻率,波形不同而不同.所以所測(cè)數(shù)據(jù)為注意近似值,僅供參考(a)萬(wàn)能表要有足夠大的內(nèi)阻,數(shù)字表為首選;4)總電流測(cè)量法(b)各電位器旋到中間位置通過(guò)測(cè)IC電源的總電流,來(lái)判別IC的好壞由于IC內(nèi)(c)表筆或探頭要采取防滑措施,可用自行車氣門芯部大多數(shù)為直流耦合,IC損壞時(shí)(如PN結(jié)擊穿或開(kāi)路)會(huì)引套在筆頭上,并應(yīng)長(zhǎng)出筆尖約5mm;起后級(jí)飽和與截止,使總電流發(fā)生變化.所以測(cè)總電流可(d)當(dāng)測(cè)量值與正常值不相符時(shí),應(yīng)根據(jù)該引腳電壓,判斷l(xiāng)C的妤壞,在線測(cè)得回路電阻上的電壓,即可算對(duì)IC芯片正常值有無(wú)影響以及其它引腳電壓的相應(yīng)變化流值來(lái)進(jìn)行分析;以上檢測(cè)方法,各有利弊.在實(shí)際應(yīng)用中最好將這些(e)IC芯片引腳電壓會(huì)受外圍元器件的影響.當(dāng)外圍方法結(jié)合來(lái)運(yùn)用有漏電,短路,開(kāi)路或變質(zhì)等;