霍尼威爾DCS控制系統在15000m3空分中的應用

《白動(dòng)化與儀器儀表》2010年第5期(總第151期)霍尼威爾DCS控制系統在15000m3空分中的應用郭斌,祁學(xué)東,馮大博陜西漢中鋼鐵有服公司技術(shù)處漢中,724207)摘要介紹了美國霍尼威爾公司 PLANTSCAPE R400DCS系統在漢中鋼鐵有限公司15000m3空分白動(dòng)化系統屮的應用,利用和利時(shí)DCS系統實(shí)現了所有制氧設備的邏輯控制、順序控制以及在幾十個(gè)回路調節中的應用實(shí)例控制效果良好關(guān)鍵詞雀尼威爾掉制系統: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(lèi)號:TP273文獻標識碼:B文章編號:1001-9227(2010)05-0083-030前光纖連接實(shí)現快速數據交換、數據同步以及控制器無(wú)擾動(dòng)陜西漢屮鋼鐵集團公司15000m3/h制氧機采用分了篩切換?？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、全精餾無(wú)氫制氬、內壓模板通訊,發(fā)送控制指令以及接收上傳數據。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。系統實(shí)現了掉制送系統器冗余、 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)濾器除去機械質(zhì),進(jìn)入空壓必須加裝PCIC卡才能實(shí)現與控制器的通訊。另外,為了防縮到約0.6MPa,然后送入空氣冷卻塔進(jìn)行預冷,預冷因系統長(cháng)時(shí)間停電造成系統程序丟失,系統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(電池擴展模塊)。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,從增壓機出來(lái)的空氣再分二股,股圖服務(wù)器A圖進(jìn)膨脹機增壓風(fēng)機,從膨脹機增壓機出來(lái)后進(jìn)入空分塔口另股從增壓機出來(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%的氮氣,冗余管理 ControlNet網(wǎng)經(jīng)過(guò)主冷、主換熱器復熱后出冷箱。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)入液氬貯槽運程I/0機架遠程1/0機架運程/0機架為了實(shí)現上述流程,儀控系統選型上我們經(jīng)過(guò)反復比較,最斤決定采用美國霍尼威爾公司 PLANTSCAPE R400CS掉制系統。該DCS系統具有可靠性高、高效率、適用性圖1DCS系統結構圖強等優(yōu)點(diǎn),是·個(gè)完善、穩定、可靠的控制系統。該DCS系統的使用,為15000m3空分系統正常運行提供了有力保障系統控制點(diǎn)數如下:AI(4~20mA)176點(diǎn)1Dcs系統結構及軟硬件組成AI(RTD)120點(diǎn)1.1DCS系統結構如圖1所示A0(4~20mA)56點(diǎn)1.2系統硬件配置點(diǎn)本系統采用兩臺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。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槽機籠上收稿日期:2010-01-261.3系統軟件配置霍尼威爾DCS控制系統在15000空分中的應用郭斌,等操作系統為 Windows2000 SERVER英文服務(wù)器版機,由1臺4800kW異步電動(dòng)機拖動(dòng)。增壓機控制系統( Vantage)系統軟件有如下幾方面應用軟件:也由美岡C00PER公司成套提供。 Vantage控制系統主要組(1) Quick Builder:掉制系統數據庫組態(tài)軟件件均裝在一個(gè) Vantage控制盤(pán)內。其中還包含了個(gè)或數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據的接口,以使在 Station軟件上搭建監控系統器和套輸出/輸入點(diǎn)。每個(gè)主MLM也包含硬件以支持平臺。用戶(hù)接口模塊(UIM)。該掉制系統實(shí)現了增壓機系統的所(2) Control Builder:掉制組態(tài)軟件。有監控、保護等功能。但該系統只能在現場(chǎng)液晶山板上顯TPS下位掉制器的內置程序的編程環(huán)境,用于執行下示,為了實(shí)現在主控室監控增壓機運行狀況,我們采用了位程序的編寫(xiě)和運行監視,利用它可創(chuàng )建掉制模塊(CM)、霍尼威爾專(zhuān)用通訊模板通過(guò) MODBUS總線(xiàn)與 Vantage掉制系順序控制模塊(SCM)以及硬件設備。這個(gè)軟件就是用于在統通訊,將 Vantage系統中的所有數據上傳到DCS系統中實(shí)上位電腦上進(jìn)行下位程序編寫(xiě)的軟件?，F集中顯示、監與報警。同吋在DCS上完成了增壓機放(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(hù)流程圖、連接顯小2.3預冷系統數據、組態(tài)數據及圖形參數的具。預冷系統主要包含空冷塔、水冷塔和冷凍機組部分(4) Station:上位監控軟件的壓力、溫度、液面及流量檢測,以及冷凍機組的啟?？亟M態(tài)畫(huà)面和上位程序的運行環(huán)境,是用一種Web類(lèi)型制、空冷塔液面自動(dòng)調節(v)水冷塔液面自動(dòng)調節(Ⅵ138)的文件來(lái)友好地顯小用戶(hù)現場(chǎng)信息。同時(shí),這個(gè)軟件也預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,可以在其中對整個(gè)上位監控系統現了常溫水泉和低溫水泉的啟停與聯(lián)鎖控制進(jìn)行調整。2.4純化系統1.4通訊純化系統除分了篩、電加熱器部分的藝檢測及C02TPS系統的通訊分為三層,從下往上分別為:檢測外,主要實(shí)現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模板和控制器機架之間統各個(gè)閥門(mén)的自動(dòng)切換。其中2臺電加熱器加熱由2套專(zhuān)訊。門(mén)的調功柜實(shí)珧自動(dòng)控溫。分子篩系統加溫、冷吹、充壓、Supervisory ControlNet——用于控制器機架和上卸壓時(shí)間可根據|藝要求人為設定,而月上述四個(gè)過(guò)程完位電腦之間的通訊全由DCS系統實(shí)現自動(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。之間的通訊2.5膨脹機系統本空分系統配備了2臺不同型號的膨脹機。其中隨空2DcS系統控制功能及內容分系統成套的是1臺俄羅斯產(chǎn)膨脹機(我們稱(chēng)為ET1)。該2.1空壓機膨脹機系統控制要求較高,所以其控制程序相應就比較復空壓機系統中檢測了空壓機、主電機的軸溫,潤滑油雜。ET1膨脹機原木帶有一個(gè)掉制柜,但是在系統安裝時(shí)溫度、壓力及進(jìn)氣、排氣溫度和壓力、空壓機軸振動(dòng)、軸我們將其進(jìn)行改造,首先通過(guò)信號隔離器將所有壓力信號位移測量、冷卻水溫度、壓力等系列相關(guān)數據。其中主都分成2路,1路接在現場(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)重要內容接入DCS,所冇調節閥控制信號都由DCS發(fā)出。在DCS上實(shí)(1)空壓機防喘振S1015閥自動(dòng)調節及聯(lián)鎖控制現了膨脹機進(jìn)口閥V441、回流閥V400、噴嘴、密封氣壓力Sv1015防喘振閥設計為氣關(guān)閥,如果電磁閥失電,該調節閥v516、V518聯(lián)鎖與調節控制。而且在Ⅴ400、V516、調節閥將白動(dòng)打開(kāi)。在空壓機開(kāi)機以后,SVⅥ1015閥投入白V518閥白動(dòng)調節掉制屮用到了 RAMPSOAKA控制塊,該控制動(dòng)運行,根據工藝要求設定值自動(dòng)調節壓縮機排氣壓力。塊通過(guò)設定多個(gè)達30個(gè)時(shí)間段及相應的斜坡幅度來(lái)實(shí)現為保證系統壓力穩定,我們采用了無(wú)錫L裝制造的氣動(dòng)薄相關(guān)調節閥的自動(dòng)控制,不同于常規的PID調節。同時(shí)還膜調節閥。本系統中SVⅥI015閥通過(guò)υCS系統實(shí)現自動(dòng)調節實(shí)現了膨脹機油壓、轉速、振動(dòng)、軸向位移等相關(guān)參數的平穩準確,完全符合設計要求。另外為該閥設計了一系列聯(lián)鎖控制。的聯(lián)鎖條件,防止了Sv1015閥誤動(dòng)作的產(chǎn)生,從而對空壓由于ET1操作藝比較復雜,所以在試生產(chǎn)階段故障機實(shí)施了有效的保護率較高,嚴重制約了15000m3空分系統的正常生產(chǎn),所以我(2)空壓機運行安全保護聯(lián)鎖控制們又配備了一臺國產(chǎn)膨脹機(稱(chēng)為ET2)作為備用。ET2膨空壓機是空分設備中最重要的組件,它的正常與否脹機的所有檢測與控制都由DCS系統完成,同樣實(shí)現了膨直接影響空分系統的正常運行。所以空壓機運行安全聯(lián)鎖脹機油壓、轉速、振動(dòng)、軸向位移等相關(guān)參數的聯(lián)鎖控制。保護也非常關(guān)鍵。本系統中實(shí)現了空壓機油壓(低于0由于膨脹機停機要求增壓機要聯(lián)鎖停機,增壓機放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)現兩臺膨脹機對增壓機放散閥鎖保護的聯(lián)鎖,我們設計了一個(gè)選擇器,讓系統自動(dòng)識別并只與2.2增壓機當前正在運行的膨脹機聯(lián)鎖,從而防止了系統誤動(dòng)作增壓機采用的是美國C00PER公司生產(chǎn)的離心式空壓2.6分餾塔系統自動(dòng)化與儀器儀表》2010年第5期(總第151期)分餾塔系統分為換熱器、主塔和氬塔三部分。分餾塔本空分系統配有容量不同的液氧儲槽、液氮儲槽、液系統也是空分系統中檢測點(diǎn)和調節回路最多的部分。為保氬儲槽各1個(gè)DCS系統完成了各儲槽的溫度、液位、壓力證系統可靠性,塔內所有熱電阻全部采用雙支熱電阻,塔等工藝參數檢測,并實(shí)現了各儲槽超壓放散、汽化蒸汽流上所有調節閥全部采用日本本山( motoyama)調節閥、壓量自動(dòng)調節。力與液位檢測全部采用EJA變送器,實(shí)現了分餾塔系統各個(gè)工藝參數的可靠檢測,并且按照L藝需求所有要求自動(dòng)3DcS運行狀況調節的閥門(mén)全部投入自動(dòng)并穩定可靠運行。需要手功遙掉漢鋼15000m3制氧DCS系統自2005年6月底正式投用以的閥門(mén)也都能實(shí)現精確定位。同時(shí),還實(shí)現了2臺液氧泵來(lái),經(jīng)歷了一系列的考驗?，F總結如下:和2臺液氬泵的遙控啟停、速度變頻以及藝聯(lián)鎖保護控(1)系統運行初期由于俄羅斯產(chǎn)膨脹機工藝操作以及制空分操作不熟練,造成幾次系統停機故障,有2次直接2.7壓氮系統造成膨脹機轉子損壞。后來(lái)我們與工藝人員商量并修改膨本空分系統配備了四臺氮壓機。壓氮系統主要檢測脹機聯(lián)鎖參數,加強了膨脹機的保護,在后來(lái)的運行中收了每臺氮壓機各級進(jìn)排氣溫度、壓力,潤滑油溫度、壓力到了較好的效果等工藝過(guò)程量,同時(shí)還實(shí)現了4臺氮壓機以及油泵的啟停(2)2007年7月份出現兩次空壓機聯(lián)鎖停機故障,經(jīng)與聯(lián)鎖控制。檢查停機聯(lián)鎖點(diǎn)為軸向位移超限,檢査空壓機沒(méi)有任何問(wèn)2.8外網(wǎng)調壓系統題,最后我們判斷是由于空壓機室內溫度較高造成安裝在外網(wǎng)調壓系統配有氧氣球罐3個(gè)、氮氣球罐2個(gè)、氬氣空壓機室的軸向位移檢測前置器發(fā)生信號瞬間發(fā)生漂移,球罐1個(gè),并設置有氧氣調壓間,主要完成將產(chǎn)品氧氣向從而使DCS聯(lián)鎖停機。我們將前置器箱移出到空壓機室外煉鋼轉爐輸送,保證轉爐煉鋼用氧的壓力穩定,均衡。外后,系統再也沒(méi)有出現過(guò)類(lèi)似故障網(wǎng)調壓系統檢測了各個(gè)氧氣、氮氣、氫氣球罐壓力,送往(3)除上述情況以外,漢鋼15000m3制氧DCS系統總體煉鋼氧氣、氮氣、氬氣壓力、流量。主要實(shí)現了氧氣壓力情況還是很可靠的,運行多年來(lái),沒(méi)有出現過(guò)1次因為DCS雙路自動(dòng)調節,使煉鋼轉爐冶煉所用氧氣的壓力平穩輸本身故障而停止生產(chǎn)的狀況發(fā)生。該DCS系統在漢鋼5000m送,保障轉爐生產(chǎn)的順行。氮氣與氬氣通過(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儲槽系統萬(wàn)用表檢測IC芯片的幾種簡(jiǎn)易方法1.離線(xiàn)檢測(f)IC芯片部分引腳異常時(shí),則從偏離大的入手.先查測出IC芯片各引腳對地之間的正,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)對工作時(shí)有動(dòng)態(tài)信號的電路板,有無(wú)信號IC芯片2.在線(xiàn)檢測引腳電壓是不同的,但若變化不正常則IC芯片可能已壞;1)直流電阻的檢測法同離線(xiàn)檢測.但要注意:(h)對多種工作方式的設備,在不同工作方式時(shí)IC腳(a)要斷開(kāi)待測電路板上的電源;的電壓是不同的(b)萬(wàn)能表內部電壓不得大于6V;3)交流工作電壓測試法(c)測量時(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IC進(jìn)行交流電壓近似值的測位器等量.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.但要注意這測得IC芯片各腳直流電壓與正常值相比即可.但也要些信號將受固有頻率,波形不同而不同.所以所測數據為注意近似值,僅供參考(a)萬(wàn)能表要有足夠大的內阻,數字表為首選;4)總電流測量法(b)各電位器旋到中間位置通過(guò)測IC電源的總電流,來(lái)判別IC的好壞由于IC內(c)表筆或探頭要采取防滑措施,可用自行車(chē)氣門(mén)芯部大多數為直流耦合,IC損壞時(shí)(如PN結擊穿或開(kāi)路)會(huì )引套在筆頭上,并應長(cháng)出筆尖約5mm;起后級飽和與截止,使總電流發(fā)生變化.所以測總電流可(d)當測量值與正常值不相符時(shí),應根據該引腳電壓,判斷lC的妤壞,在線(xiàn)測得回路電阻上的電壓,即可算對IC芯片正常值有無(wú)影響以及其它引腳電壓的相應變化流值來(lái)進(jìn)行分析;以上檢測方法,各有利弊.在實(shí)際應用中最好將這些(e)IC芯片引腳電壓會(huì )受外圍元器件的影響.當外圍方法結合來(lái)運用有漏電,短路,開(kāi)路或變質(zhì)等;