JX-300XP DCS控制系统在空分项目上的应用

冶金动力134METALLURGICAL POWERJX-300 XP DCS控制系统在空分项目上的应用吴强(马鞍山钢铁股份有限公司自动化工程公司,安徽马鞍山243000【摘要】介绍了江苏永钢2000mh制氧机控制系统的配置详细描述了重点控制功能及X-300XPCS实现,该系统取得了显著的经济效益。【关键词】制氧;控制系统;』X-30XP;防喘振控制【中图分类号】TB6【文献标识码】B【文章编号】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系统完成。DCS控制系统由于其“管理集中,危险分散”而3控制系统硬件构成得到广泛应用。X-300 XP DCS系统是浙大中控公3.1JX-300 XP DCS系统整体网络结构司2004年推出的集散控制系统是当今在国内市场系统采用了信息管理网过程控制网控制站内广泛应用的较先进的控制系统。近几年来在空分(制部网络三层通信网络结构。其中最上层为信息管理氧)行业应用得到较好评价。网采用了符合TCPP协议的以太网,用于工厂级JX-300XP系统具有完善的冗余功能,可以实信息传送和管理现电源冗余网络冗余、控制器冗余、IO卡冗余。控如图2中间层为过程控制网(名称为 CNet制站所有卡件均按智能化设计,均采用专用微处理Ⅱ),采用了双高速冗余工业以太网传输各种实时器,在系统内实现全数字化的数据传输和数据处理。信息系统实现了空分装置所需的各种控制方案,保证了如图3底层网络为控制站内部网络(名称为空分装置的正常运行。BUS),采用主控制卡指挥令牌网存储转发通信协2空分装置及其控制方式议是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。现场江苏永钢2万m3制氧机组是杭氧产KDON-采集的数据通过信号线送至DCs的W模块进行2100021000型空气分离装置控制系统采用浙大中AD转换处理,再通过SBUS进人系统完成各种控控的JX-300XP系统。制。控制方式以DCS集中控制为主,结合机旁控制32Dcs硬件配置及特性为辅完成了空气透平压缩机、空气预冷、分子筛吸根据需要,系统共配置2个操作站、2个控制附膨胀机、板式换热器及分馏塔、氩分馏、氧气透平站、1个工程师站其DCS控制系统的组成框图如图压缩机、氧氮氩贮存等过程的数据采集,闭环控制,4。顺序控制逻辑联锁控制。工艺流程见图1。控制系统CPU,网络、电源均采用热备双冗余系统主要工艺参数的显示趋势记录历史事件配置,当任一设置为冗余方式的工作卡件发生故障记录、报警、调节打印制表及流程图画面动态显示时,备用卡件即迅速自动切换,整个系统仍按原进程冶金动力20年第4METALLURGICAL POWER总第134污氮放空空气氧压缩系统预冷系统分馏塔系统空气过滤系统氮压缩系统空气氩储存分离系统空气压缩系统污氮纯化系统污氮放空图1空分装置各个工艺系统工作,不影响整个系统的工作状态,工作备用卡件丧1系统规模表之间的运行状态同步速度达1Mbp序号信号类型实际配置选用卡件备注14-20mA模拟量输入操作站工程师站网卡网卡网卡网卡23454-20mA输出数字量输人数字量输出合计SOnetⅡ33工程师站和操作站应厂方要求,均采用西门子工控机,支持USB接口配有 SUPCON专用工业键盘及19"DELL液晶图2 CNet‖网络冗余结构显示器。操作系统采用 WINDOWS2000sP4配有主控制卡主控制卡双 ScnetIl网卡。工程师站,配有 SUPCON的系统组态软件,可进行系统组态,控制回路程序(语言+图形)编制流程图制作,趋势图和报警组态,报表制作|数梨特数*|o机蹇34JX-300 XP DCS系统组态特点X-300 XP DCS系统的组态工作是通过 SCKeySBUS-SI组态软件来完成 SCKey组态软件(含实时监控软10卡0件)是一个全面支持该系统各类控制方案的组态软件平台,是运用面向对象(O0P)技术和对象链接与图3SBUS总线结构示意嵌入(OLE2)技术,基于中文 WINDOWS系列操作系操作站1操作站2工程师站统开发的32位应用软件界面友好(通过简明的下拉菜单和弹出式对话框建立友好的人机对话界面),功能强大具有强大的在线帮助功能所有帮助均为中文组态方便简单。控组态软件 SCKey集控制程序和监控画面的编制于一身,用户可以根据自身特点选用常规控制方案及自定义方案,可选择编程语言:SCX语言、SCC图4DCS系统配置框图ol图形化控制方案(含LD语言编程、FBD语言编整套DCS系统测点数见表1。程、SFC语言编程),整个项目通过一个直观的项目2009年第4期冶金动力总第134期METALLURGICAL POWER51树分层次进行管理。分子筛控制系统是整套制氧机组空分部分的关4软件组态编程及系统功能键。它的运行可靠是保证空分设备安全、长期稳定运整套空分系统联锁调节顺序控制较多,根据行的关键。分子筛的自控以安全第一,功能齐全操各系统特点从控制、维护、安全等方面考虑使X-作方便为原则分子筛纯化器一般都有两组,一组工300XP组态软件的一些特点得到了较全面的体现。作,一组再生,交替切换。对于单一分子筛来讲,工作4.1空气透平压缩机控制方案的实施过程如下:空压机为陕西鼓风动力(集团)有限公司生产卸压加热一吹冷一充压一切换RIK80-4空压机,控制系统从一次仪表至控制方案投入吸附工作均为陕鼓产品,仅设置机旁启动操作柜,所有的控制方案均在DCS上完成。系统控制14个切换阀周期动作(共18步)采主要有三部分控制:常规控制(温度、压力指示用了ScX语言、结合动态流程图设计,其程序特点报警联锁等)进口导叶控制调节防喘振阀控制调有:节。常规控制通过 SCCtrol图形化控制方案编程完·手/自动切换、暂停强制换步。在手动的情形成;导叶防喘阀控制通过LD语言编程完成见图5下,所有阀门的操作全由人工操作。在自动情况下,控制框图。所有阀门的操作均由计算机进行实现,在各种异常情况下,进行报警提示。在手动的前提下,联锁功能放空PdY 102照样有效。PI1002流程图中动态显示工作步、工作状态每一阶段的运行时间和所有的工艺参数。控制组件防喘振阀具有任意调整切换周期功能(改变充压、卸压FIQC101工作、吹冷、加热等时间),在子画面中修改和显示。流程图中动态反映各切换阀状态。·各切换阀及电加热器具有自诊断功能,当各进气至空分阀状态与程序发出指令不一致时,电加热器工作不入口导叶空压机正常发出报警信号提示操作人员查找原因。图5控制框图·在充压时,工艺要求升压一定要缓慢而且必(1)进口导叶调节阀控制:入口导叶由进冷箱须在固定的时间内达到一定的压力,结合此压力的空气流量回路 FIQCI01控制。要求与v1207阀的阀门特性要求在充压的不同时(2)空压机防喘振控制:空压机防喘振自动调间段,对v1207阀门开度变化速率要求不同,实际节是通过调节放空管道上的放空阀实现的PI002按4种不同的开度变化速率逐渐开到位,较好的满(空压机排气压力)Pd100空压机喉差羟经TA1001足了工艺的要求用SCX语言编程实现并且每段参(进气温度修正后得到的PdY002(空压机喉差修正数可自由设定图6为分段控制阀位示意图。值)参与它的调节。PI02与PdY00构成一条喘振曲线,它是由100%----=---------(TvJ陕鼓在现场测定的多个喘振点连线得到的,在此曲线基础上下移5%左右得到的是防喘振曲线,并且将当前工作点对应的压力值作为调节回路的设定值完成不同工况下对防喘调节阀的自动控制。当空压机工作点位于防喘振曲线上方时,设定(值与测量值的偏差使得放空阀打开,最终使测量值v1(LVD稳定在防喘振曲线的设定值上;如空压机工作点位于防喘振曲线下方时,则自动关闭放空阀经过此控制器确保空压机在任何时候都处于最安全的状态。42分子筛运行程序控制方案的实施图6阀位设定图冶金动力2009年第METALLURGICAL POWER实时开度输出变得较为方便,可以方便地取消联锁、观察各设备参Vm-v+ m1-1)x( imersL4T数状态对仪表进行调整等。4自定义功能块建立式中:V—充压零时刻时阀开度输出值,通常为利用图形化编程中的ST语言可以很方便地建15%立各类功能块,自定义功能块的建立及应用,可以使T——充压n时刻整套系统编程简单,调试方便。V充压n时刻时阀开度输出值;46操作站组态情况T—充压n+1时刻;操作站是面对操作人员的平台,根据生产需要Vm充压n+1时刻时阀开度输出值;共设置了13页主流程图、弹出式流程图20页、11ST充压设定时间组趋势图画面23组一览画面8组分组画面,全面为时间段端点用于对生产操作、记录等。对于模拟量设置每1g记imer4}—定时器,为0~充压设定时间录一次整个曲线一次可以记录1个月参数所记录timers[4]在,T时,n=0; timers[4]在(T,T]时,n=参数完全能够满足工艺故障判断要求。l; timers4在(T2,写到]时,n=2;tmer{4在(T3,T时,nJ-300 XP DCS软件现已升级到PRO254,该系统是基于WIN2000下工作,与家用、办公室操43氧透自动启动停机、故障控制方案的实施作相同,支持USB接口,操作简单,各类参数数据氧透自动启动、正常停机喷氮紧急停车、重故可以通过USB导出,系统支持离线浏览,可以将各障停车程序的设置直接关系到该机组的安全运行、类工艺参数定期记录光盘有利于在未来生产中,对生产,氧透共有各类测点150多个近110个测点进历史参数的分析指导生产。行自动控制,17个控制阀,系统利用LD语言编制氧5结束语透启动联锁、停车联锁、故障喷氮联锁程序,利用空分系统的控制相对较为复杂,X-300XPSFC顺控图编制氧透自动启动程序、正常停车自动DCS系统在2万空分1,2,3期运行3年多的实践表程序、喷氮紧急停车程序、重故障停车程序。明,至今为止,控制系统运行是可靠的满足了生产利用LD编制联锁程序在线运行调试时可以需要同时由于全中文的操作键面,使系统从组态很方便地发现故障点;SFC顺控图编制工作步程序,到生产调整都具有良好的可操作性,是一种性能较有利于故障测点记录,观测。优,投资较省的国产DCS系统。44自定义变量建立及应用收稿日期:2009-04-02JX-300 XP DCS系统具有强大自定义方案组态作者简介:吴强(1976),男1999年毕业于华东冶金学院测控仪表功能包括自定义回路组态、1字节变量定义、2字节专业,现北科大研究生在读工程师,从事自动化工程设计和调试技变量定义、4字节变量定义、8字节变量定义。术工作。自定义变量的应用,使操作人员维护人员工作(上接第48页)数量足够的氬组分,这个过程很长返充液氬虽然可以帮助氩塔建立浓度梯度提前约30h,这些组分从原料空气中的氩在上塔氬的富出氩但得不偿失,因为在氩气纯度合格前原料空气集区富集后进入氩塔,再进行精馏浓缩提纯,逐渐在的氫组分也在精馏浓缩留在粗塔内,只是在积累氩塔中建立起浓度梯度包括填料、分布器上的液体起氩塔所需的数量之前不出合格产品而已,氬塔内和气体及塔釜、液体泵等处的液体,它们均来自于原需要的氫组分总量还是这么多就象前面说的,早出料空气中093%的氫,那么返充液氩可以缩短这一的生产量反而比返充进去的少,因为充进去的氬还浓缩过程会浪费一部分,所以返充液氩是不可取的。但须知你充进去的氩其实也是在之前从原料空收稿日期:2009-03-05气中经上塔富集在氬塔分离得到的,假设你充进去作者简介钱立新(1968-),男1989年毕业于浙江大学制冷与低温若干立方的液氩提前使氩塔正常了,你会发现这段工程专业高级工程师现从事制氧厂生产管理工作。提前的时间生产出来的液氩比你充进去的还少呢!