DCS在建滔全厂的应用.docx
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DCS在建滔全厂的应用
DCS在焦化厂的应用
摘要
简要介绍了JX-300XDCS系统以及PIMS特点，叙述了各控制系统的总体设计方案，工艺介绍，重点针对了部分控制回路的控制策略,其中列述了各控制回路的测点统计，项目系统配置图，各重要联锁控制及数据采集与过程控制的专用软件PIMS的功能特点。
即DCS在焦化全厂重要装置中的应用情况做了详细的阐述。
比较充分地把自己在学校学到的专业知识发挥到实习工作中。
关键词：
焦化DCSPIMS总体方案联锁控制
Abstract:
IntroducedbrieflyJX-300XtheDCSsystemaswellasthePIMScharacteristic,narratedeachcontrolsystem'soverallprojectdesign,thecraftsaidthat,Hasaimedatthepartcontrolloop'scontrolpolicywithemphasis,therowhasstatedeachcontrolloop'smeasuringpointstatistics,projectsystemdispositionchart,eachimportantinterconnectioncontrolanddataacquisitionandprocesscontrolspecial-purposesoftwarePIMSfunctioncharacteristic.NamelyDCSincokedinentirefactoryeachinstallmenttheapplicationsituationtomakethedetailedelaboration.Comparedwiththespecializedknowledgewhichlearnsintheschooldisplaysfullyoneselfinthepracticework.
Keyword:
Cokes、DCS、thePIMS、overallconcept、interconnectioncontrol
简介
本人实习单位为一焦化、化工厂。
设计年生产能力为100万吨捣固焦和10万吨甲醇，其采用焦炉煤气生产甲醇之生产工艺为全球首创，具有较高的科技含量。
从2004年4月第一个锅炉项目到现在已经使用了六套浙江技术有限公司的DCS系统，并利用PIMS软件实现生产过程信息管理。
全厂控制室分布图1所示:
图1全厂控制室分布图
一JX-300X控制系统
JX-300XDCS是浙江中控动化有限公司在JX-100、JX-200、JX-300基础上，经不断完善、提高而全新设计的新一代全数字化DCS，精良设计的JX-300X是当今国内同类产品之佼佼。
实现了多种总线兼容和异构系统综合集成的“网络化控制系统”，真正实现了网络化、智能化、数字化，比较容易实现过程控制、设备管理的统一化。
其系统结构图如图2所示：
图2JX-300X系统结构图
1.1技术领先:
Ø开放、更分散的体系结构
Ø全数字化，向现场总线过渡的技术基础
Ø10M/100M冗余Ethernet（SCnetⅡ）
Ø高可靠性，工业级的嵌入式微处理器和实时多任务控制软件
Ø基于WindowsNT的软件体系
Ø现场总线设备的联接
Ø组态IEEE1131-3、高级控制算法C语言
1.2系统特点:
Ø实现了集散控制系统内部全数字化信息处理和传输，分散的I/O单元结构体系，为向新一代现场总线控制系统发展确定了技术基础。
Ø硬件、软件、网络等设计遵循了开放的协议、标准
Ø符合IEEE802.3标准的10/100M冗余网络
Ø拥有与其他厂家智能设备或企业MIS网互连的接口
ØHART、FF等现场总线接口
Ø软件的稳定性和可靠性，基于WindowsNT
Ø符合IEC1131-3的图形化组态方式，可设计常规控制和先进控制方案（C语言）
Ø分散I/O单元、全智能化、任意冗余、可扩展性和灵活配置
系统优点:
Ø网络化结构，各工作站分工明确
——操作站、工程师站、高性能主服务器、打印、网桥服务器等
Ø工作站软件模块化，功能全面
——系统组态、实时监控、数据库维护、网络通讯、流程图
——报表、SC自定义语言、梯形图LD、顺序控制图SFC等
Ø双重化冗余工业以太网
——工业以太网、热冗余技术、10Base通讯网络
——传输速率达10Mbps（可选100Mbps），通讯站点最多64个
Ø控制站处理功能强大，控制算法大容量
——嵌入式微处理器，双CPU协同工作
——程序空间512K，用户256K
——数据冗余备份速度达1Mbps
——开关量处理周期50ms，模拟量最小达100ms，系统控制周期最小100ms
Ø卡件设计、使用更为灵活
——常规卡件4点，适合模拟量处理及少量开关量信号
——8路开关量I/O，SOE输入卡，更适合冶金、电力系统要求
Ø顺序事件记录和事件分析软件功能强大
——（SOE）卡件最小事件分辨1ms
——可同时对256点信号进行高速顺序记录
——提供SOE事件组态和分析软件
Ø标准化设计
——已通过ISO9001认证
——系统软硬件符合工业标准
二PIMS
PIMS是数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
2.1PIMS的功能：
Ø流程图画面浏览
Ø流程图画面非常形象地反映出工艺原理和状况，使生产管理人员能够方便地了解和分析生产情况，是工程中最常用的功能。
流程图画面有显示和动画功能，例如：
显示各种工艺参数和生产数据、棒图显示、颜色变化、闪烁、指针旋转、图形位置变化等。
Ø生产数据监视
Ø生产数据画面能够全面地反映生产情况，我们一般将每个工段相关的数据集中到一幅或几幅画面中。
Ø实时趋势、历史趋势监视
Ø趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。
实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段数据的变化情况。
历史趋势一般最多有8支笔，可以同时绘制8条或8条以下不同颜色的曲线。
通过历史趋势的查看，可以了解长时间的生产情况。
当发生事故时，可以利用历史趋势进行事故追忆和事故原因分析。
Ø生产报表生成
Ø能够自动生成生产班报、日报等生产数据报表,所反映的数据真实而且准确。
Ø实时报警、历史报警功能
Ø报警功能是工业自动化系统必须具备的功能，当某个工艺参数达到报警条件如超过“HH高高限”时，就立即产生报警信息，并且根据需要可以产生声光报警。
提醒相关人员立即处理。
Ø开放的数据接口，可以为ERP、CRM、OA、MIS等系统提供数据。
2.2PIMS的特点:
Ø图形丰富、动画逼真
Ø图形功能强大，可以绘制各种图形，还支持BMP、JPG、JPEG、GIF、ICO等常用的图象格式;通过动画功能可以实现棒图、旋转、移动、拖拽等显示和操作。
Ø浏览功能:
支持浏览功能，可以将控制现场画面发布，就可以通过网络进行浏览。
Ø历史数据海量存储:
配备大容量硬盘，可以连续压缩存储大量的历史数据。
Ø趋势功能:
实时、历史趋势显示查询。
Ø开放的标准接口:
ODBC接口使系统与通用数据库如Oracle、Sysbase、dBase等很方便地连接、DDE接口使系统与其他系统方便地连接、OLE技术,应用Com技术实现程序及数据的共享、OPC技术。
三DCS在全厂的应用
3.1锅炉项目（JX-300X）
3.1.1工艺简介:
本项目为两台75t/h循环液化床锅炉，主要用于给其它工段供气并提供给汽机工段发电
3.1.2整体方案:
本项目有两个控制站，一个工程师站，两个操作站，两个外配柜。
本系统配置图如图4所示
图4JX-300X锅炉项目系统配置图
3.1.3测点统计：
1#控制柜（1#锅炉与公用部分）,2#控制柜（2#锅炉）.
信号类型
1控制柜
2控制柜
I/O
类型
卡件型号
不冗余
冗余
不冗余
冗余
AI
配电4～20mA
SP313
114
110
90
不配电4～20mA
24
28
10
RTD
Pt100
SP316
16
10
TC
K
SP314
42
36
AO
4~20mA
SP322
32
24
DI
无源干触点
SP363
84
49
DO
无源干触点
SP364
86
62
总计
398
281
3.1.4主要的控制:
1、汽包水位控制（三冲量），内环调节主给水流量，外环调节汽包水位，前馈为主蒸汽流量。
2、主蒸汽温度控制（三冲量），内环调节减温水流量，外环调节主蒸汽温度，前馈为炉膛出口烟气温度。
炉膛出口烟气温度
3、炉膛负压控制-引风机调节控制（前馈的单回路），测量值为炉膛负压，前馈为总风量（总风量=一次风量+二次风量）
4、
锅炉大联锁：
启动顺序：
引风机一次风机二次风机
给煤机
停止：
引风机停，一次风机与二次风机与给煤机停
一次风机停，二次风机与给煤机停
3.2冷鼓项目（JX-300X）
3.2.1工艺简介:
冷凝鼓风工段的任务是煤气的冷凝、冷却和输送，煤气中焦油雾的清除，氨水、焦油和焦油渣的分离。
3.2.2整体方案:
本项目有一个控制站，一个工程师站，一个操作站，一个外配柜。
本系统配置图如图5所示
图5JX-300X冷鼓项目系统配置图
3.2.3测点统计：
信号类型
1控制柜
I/O
类型
卡件型号
不冗余
冗余
卡件
AI
配电4～20mA
SP313
32
8
不配电4～20mA
8
2
RTD
Pt100
SP316
64
34
TC
K
SP314
0
AO
4~20mA
SP322
2
1
DI
无源干触点
SP363
26
4
DO
无源干触点
SP364
28
5
总计
160
54
3.2.4主要的控制:
1、电捕焦油器联锁
电捕绝缘箱温度低（≤90℃）或含氧量高高（≥1%）时电捕焦油器断电。
2、油泵联锁
油站主油管压力低≤0.07Mpa时，鼓风机的备油泵启动。
油站主油管压力≥0.15Mpa时，备用电动油泵运行时，鼓风机的主油泵停止。
3、电加热器联锁
偶合器出口油温度≥12℃，停电加热器，偶合器出口油温度≤5℃，启电加热器。
4、鼓风机联锁
油站润滑油主管压力≥0.15Mpa，油站润滑油主管温度≥25℃时允许启动鼓风机。
5、主电机联锁
滑油主管压力低低，鼓风机轴承温度高高≥85℃，变速器轴承温度高高≥85℃，鼓风机轴位移高高≥+0.7mm，电机定子温度高高≥150℃，电机轴承温度高高≥90℃，偶合器出口油压力低低≤0.03Mpa，偶合器出口油压力高高≥0.35Mpa，偶合器出口油温度高高≥88℃，前面的条件任一个成立时停止主电机。
3.3炼焦项目（JX-300X）
3.3.1工艺简介:
炼焦产品是焦炭、煤气和化学产品。
其原料主要是有一定粘结性的烟煤。
炼焦生产是将煤料装入炭化室中隔离空气加热干馏，经过一定的时间热解和聚合，生成气态、液态和固态三种产品，其固态产品就是焦炭。
然后将焦炭从炉内推出，进行熄焦和筛焦。
干镏过程中产生的气态物质（荒煤气）输送到煤气净化车间去分离提制各种化学产品。
3.3.2整体方案:
本项目有一个控制站，一个工程师站，一个操作站。
本系统配置图如图6所示
图6JX-300X炼焦项目系统配置图
3.3.3测点统计：
信号类型
1控制柜
I/O
类型
卡件型号
不冗余
冗余
卡件
AI
配电4～20mA
SP313
28
9
不配电4～20mA
10
3
RTD
Pt100
SP316
12
8
TC
K
SP314
6
2
AO
4~20mA
SP322
10
3
DI
无源干触点
SP363
4
1
DO
无源干触点
SP364
2
1
总计
72
27
3.3.4主要的控制:
1、换向
换向时，所有回路全部切为手动，换向结束15秒后，回路的手自动状态恢复为换向前的状态。
3.4.中央控制室项目（包括甲醇,化产项目）（JX-300X）
3.4.1工艺简介:
采用焦炉制焦过程中副产的焦炉煤气，经过化产回收、脱硫，其硫化氢量在30mg/m³v以下，有机硫含量约400mg/m³。
净化后的焦炉气在甲醇界区内，再进行干法精脱硫、甲烷转化，使焦炉气总硫≤0.01ppm，进入压力6.0MPa、温度220℃的甲醇合成塔（管壳型）生成粗甲醇经换热冷却进入三塔精馏得到符合国家标准的优等品甲醇产品。
自洗脱苯工段来的焦炉煤气由DN1000的总管，经过气水封进入低压湿式螺旋式气柜缓冲沉降稳压后，经出气水封送出净煤气，由DN1000总管送至焦炉气压缩工段。
甲醇工艺流程框图如下:
3.4.2整体方案:
由三个控制站（其中两个为甲醇工段,一个为化产工段），一个工程师站，六个操作站（其中一个为远程操作站），五个外配柜和一套过程控制网络组成，远程操作站与控制站之间采用400米光纤连接。
本系统配置图如图8所示
图8JX-300X中央控制室项目系统配置图
3.4.3测点统计：
信号类型
1＃控制
2＃控制
3＃控制
I/O
类型
卡件型号
不冗余
卡件
不冗余
卡件
不冗余
卡件
AI
4～20mA
SP313
118
35
82
26
74
31
RTD
热电阻
SP316
37
26
70
43
62
42
TC
热电隅
SP314
54
16
14
6
4
4
AO
4~20mA
SP322
28
8
34
10
12
7
DI
无源干触点
SP363
23
5
32
6
25
6
DO
无源干触点
SP364
30
6
22
5
30
5
合计
290
96
254
96
207
96
3.4.4主要的控制:
a串级控制：
预热炉出口转化气调节
外环：
转化炉操作温度内环：
氧气流量
b比值控制：
有一个比值投入按钮，当按钮投入时，进行比值调节，当未投入时，单回路控制。
名称
位号
流量
密度
比值
燃料气
FT-60602
2655NM3/h
0.33kg/m3
0.36
空气
FT-60603
7300NM3/h
1.29kg/m3
焦炉气
FT-60613
28054NM3/h
0.485kg/m3
1.99
入焦炉气蒸汽
FT-60604
14090NM3/h
13.357kg/m3
氧气
FT-60612
5623NM3/h
1.43kg/m3
1.26
入氧气蒸汽
FT-60605
4445kg/m3
13.375kg/m3
控制方案：
主气（燃料气、焦炉气、氧气）只有测量值没有调节，辅气（空气和蒸汽）为调节回路。
测量值除以比值系数，给相应回路的给定值，回路根据给定值来调节，保持两种气体流量之比为K（K为比值系数）。
例：
燃料气与空气的比值控制
3.5汽机项目（JX-300X）
3.5.1工艺简介:
本汽机主要是用其中一台75t/h的循环流化床锅炉的过热蒸汽来发电，以满足部分厂用电。
3.5.2整体方案:
本项目有一个控制站，一个工程师站，一个操作站，一个外配柜。
本系统配置图如图9所示
图9JX-300X汽机项目系统配置图
3.5.3测点清单:
信号类型
1控制柜
I/O
类型
卡件型号
不冗余
冗余
卡件
AI
配电4～20mA
SP313
80
20
不配电4～20mA
RTD
Pt100
SP316
84
42
TC
K
SP314
20
5
AO
4~20mA
SP322
10
3
DI
无源干触点
SP363
40
6
DO
无源干触点
SP364
53
9
总计
287
85
3.5.4主要的控制:
1．气机ETS保护。
抽气压力高停机，发电机主保护动作停机，开关量常开干触点输入，ON状态为停车；转子轴向位移大（ZI_22008），排气真空度低（PT_22029），润滑油压力低（PT_22013），为模拟量输入和设定值比较，低于设定值或超过设定值为停车条件，每一个条件都有联锁解除和投入按钮，控制室停车按钮。
以上任一条件发生，油路磁力遮断阀门关闭，之后关闭主汽门，热工保护跳闸，保持停车状态，直到联锁条件正常或联锁条件解除，才可以复位正常。
可以记录首次发生联锁停车事件，以便查询。
如果参与联锁的模拟量通道发生故障（现场仪表断路或短路）发生报警，联锁不发生。
四.PIMS通讯
4.1.简介:
锅炉项目,冷鼓项目,炼焦项目,空分项目,中央控制室（甲醇,化产）项目需要用PIMS进行
其中这几套系统用PIMS进行通讯,以实现全厂的过程信息管理。
4.2整体方案:
光纤接续盒 七个,光电转接盒（内置2个SP427）三个, 光电转接盒（内置1个SP427）一个,PIMS服务器一台, SWITCH（含双口多模光纤模块） 一个, SWITCH（含单口多模光纤模块） 五个,SCnetII网卡（双绞线）九块。
整个布线图如下图所示：
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