霍尼威尔DCS控制系统在15000m3空分中的应用

《白动化与仪器仪表》2010年第5期(总第151期)霍尼威尔DCS控制系统在15000m3空分中的应用郭斌,祁学东,冯大博陕西汉中钢铁有服公司技术处汉中,724207)摘要介绍了美国霍尼威尔公司 PLANTSCAPE R400DCS系统在汉中钢铁有限公司15000m3空分白动化系统屮的应用,利用和利时DCS系统实现了所有制氧设备的逻辑控制、顺序控制以及在几十个回路调节中的应用实例控制效果良好关键词雀尼威尔掉制系统: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中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001-9227(2010)05-0083-030前光纤连接实现快速数据交换、数据同步以及控制器无扰动陕西汉屮钢铁集团公司15000m3/h制氧机采用分了筛切换。控制器通过CNI( ControlNet接口模板)与下层I/0净化空气、空气增压透平膨胀机、全精馏无氢制氬、内压模板通讯,发送控制指令以及接收上传数据。同时掉制器缩流程,并配冇液氧、液氮、液氬的贮存加压、汽化和输还通过CNI模板与上层服务器进行通讯。系统实现了掉制送系统器冗余、 Supervisory controlNet网络几余、I/0具体L艺流程简述如下:ControlNet网络冗余、服务器冗余。在几余的服务器上还化料空气吸入空气过滤器除去机械质,进入空压必须加装PCIC卡才能实现与控制器的通讯。另外,为了防缩到约0.6MPa,然后送入空气冷却塔进行预冷,预冷因系统长时间停电造成系统程序丢失,系统还配备了两后的空气送往分子筛吸附器,将其中的H20、CO2、C2H2等杂块BEM(电池扩展模块)。质去除以太网(TCP/IP, Ethernet)化后的加匚空气分成二股,股直接进入空分塔。几余服务器操作站另股进入增压机,从增压机出来的空气再分二股,股图服务器A图进膨胀机增压风机,从膨胀机增压机出来后进入空分塔口另股从增压机出来直接进入空分塔。在上塔底部获得纯度99.8%的液氧,经液氧泉压缩后,进入主换热器,复热后冗余控制器冗余控制器得到3.0MPa的氧气,在上塔顶部获得纯度99.999%的氮气,冗余管理 ControlNet网经过主冷、主换热器复热后出冷箱。从上塔中部抽出的氩馏份,经粗氩塔Ⅰ、IⅠ及精氬馏后,在精氩塔底部得到纯度冗佘管理 ControlNet网99.999%的精液氩,出冷箱进入液氩贮槽运程I/0机架远程1/0机架运程/0机架为了实现上述流程,仪控系统选型上我们经过反复比较,最斤决定采用美国霍尼威尔公司 PLANTSCAPE R400CS掉制系统。该DCS系统具有可靠性高、高效率、适用性图1DCS系统结构图强等优点,是·个完善、稳定、可靠的控制系统。该DCS系统的使用,为15000m3空分系统正常运行提供了有力保障系统控制点数如下:AI(4~20mA)176点1Dcs系统结构及软硬件组成AI(RTD)120点1.1DCS系统结构如图1所示A0(4~20mA)56点1.2系统硬件配置点本系统采用两台C200混合掉制器通过两个几余模板(RM)组成掉制器冗余的DCS掉制系统。两块几余模板通过I/0模板共有42块分别安装在3个17槽机笼上收稿日期:2010-01-261.3系统软件配置霍尼威尔DCS控制系统在15000空分中的应用郭斌,等操作系统为 Windows2000 SERVER英文服务器版机,由1台4800kW异步电动机拖动。增压机控制系统( Vantage)系统软件有如下几方面应用软件:也由美冈C00PER公司成套提供。 Vantage控制系统主要组(1) Quick Builder:掉制系统数据库组态软件件均装在一个 Vantage控制盘内。其中还包含了个或数Quick Builder软件用于建立上位软件与下位硬件之个主控制逻模块(MLM),每一个MLM包含一个电源微处理间读取数据的接口,以使在 Station软件上搭建监控系统器和套输出/输入点。每个主MLM也包含硬件以支持平台。用户接口模块(UIM)。该掉制系统实现了增压机系统的所(2) Control Builder:掉制组态软件。有监控、保护等功能。但该系统只能在现场液晶山板上显TPS下位掉制器的内置程序的编程环境,用于执行下示,为了实现在主控室监控增压机运行状况,我们采用了位程序的编写和运行监视,利用它可创建掉制模块(CM)、霍尼威尔专用通讯模板通过 MODBUS总线与 Vantage掉制系顺序控制模块(SCM)以及硬件设备。这个软件就是用于在统通讯,将 Vantage系统中的所有数据上传到DCS系统中实上位电脑上进行下位程序编写的软件。现集中显示、监与报警。同吋在DCS上完成了增压机放(3) Display builder流程图组态软件。散阀PV002的操作与联锁掉制。Display Builder是用于绘制用户流程图、连接显小2.3预冷系统数据、组态数据及图形参数的具。预冷系统主要包含空冷塔、水冷塔和冷冻机组部分(4) Station:上位监控软件的压力、温度、液面及流量检测,以及冷冻机组的启停控组态画面和上位程序的运行环境,是用一种Web类型制、空冷塔液面自动调节(v)水冷塔液面自动调节(Ⅵ138)的文件来友好地显小用户现场信息。同时,这个软件也预V1134和V1135的遥掉以及V1152阀的联锁掉制。同时还实先集成了许多附加功能,可以在其中对整个上位监控系统现了常温水泉和低温水泉的启停与联锁控制进行调整。2.4纯化系统1.4通讯纯化系统除分了筛、电加热器部分的艺检测及C02TPS系统的通讯分为三层,从下往上分别为:检测外,主要实现了电加热器的后停自动联锁和分子筛系I/0 Controlnet——用于I/0模板和控制器机架之间统各个阀门的自动切换。其中2台电加热器加热由2套专讯。门的调功柜实珧自动控温。分子筛系统加温、冷吹、充压、Supervisory ControlNet——用于控制器机架和上卸压时间可根据|艺要求人为设定,而月上述四个过程完位电脑之间的通讯全由DCS系统实现自动切换。分了筛切换程序由4个SCM顺以太网——用于上位服务器、操作站的 Station软件控程序块实现。之间的通讯2.5膨胀机系统本空分系统配备了2台不同型号的膨胀机。其中随空2DcS系统控制功能及内容分系统成套的是1台俄罗斯产膨胀机(我们称为ET1)。该2.1空压机膨胀机系统控制要求较高,所以其控制程序相应就比较复空压机系统中检测了空压机、主电机的轴温,润滑油杂。ET1膨胀机原木带有一个掉制柜,但是在系统安装时温度、压力及进气、排气温度和压力、空压机轴振动、轴我们将其进行改造,首先通过信号隔离器将所有压力信号位移测量、冷却水温度、压力等系列相关数据。其中主都分成2路,1路接在现场控制柜上的显示仪表上,另1路要联锁控制有如下几个重要内容接入DCS,所冇调节阀控制信号都由DCS发出。在DCS上实(1)空压机防喘振S1015阀自动调节及联锁控制现了膨胀机进口阀V441、回流阀V400、喷嘴、密封气压力Sv1015防喘振阀设计为气关阀,如果电磁阀失电,该调节阀v516、V518联锁与调节控制。而且在Ⅴ400、V516、调节阀将白动打开。在空压机开机以后,SVⅥ1015阀投入白V518阀白动调节掉制屮用到了 RAMPSOAKA控制块,该控制动运行,根据工艺要求设定值自动调节压缩机排气压力。块通过设定多个达30个时间段及相应的斜坡幅度来实现为保证系统压力稳定,我们采用了无锡L装制造的气动薄相关调节阀的自动控制,不同于常规的PID调节。同时还膜调节阀。本系统中SVⅥI015阀通过υCS系统实现自动调节实现了膨胀机油压、转速、振动、轴向位移等相关参数的平稳准确,完全符合设计要求。另外为该阀设计了一系列联锁控制。的联锁条件,防止了Sv1015阀误动作的产生,从而对空压由于ET1操作艺比较复杂,所以在试生产阶段故障机实施了有效的保护率较高,严重制约了15000m3空分系统的正常生产,所以我(2)空压机运行安全保护联锁控制们又配备了一台国产膨胀机(称为ET2)作为备用。ET2膨空压机是空分设备中最重要的组件,它的正常与否胀机的所有检测与控制都由DCS系统完成,同样实现了膨直接影响空分系统的正常运行。所以空压机运行安全联锁胀机油压、转速、振动、轴向位移等相关参数的联锁控制。保护也非常关键。本系统中实现了空压机油压(低于0由于膨胀机停机要求增压机要联锁停机,增压机放07MPa)、温度(高于80℃)、轴位移(高于750um)的安全联散阀也要联锁放散。为了实现两台膨胀机对增压机放散阀锁保护的联锁,我们设计了一个选择器,让系统自动识别并只与2.2增压机当前正在运行的膨胀机联锁,从而防止了系统误动作增压机采用的是美国C00PER公司生产的离心式空压2.6分馏塔系统自动化与仪器仪表》2010年第5期(总第151期)分馏塔系统分为换热器、主塔和氩塔三部分。分馏塔本空分系统配有容量不同的液氧储槽、液氮储槽、液系统也是空分系统中检测点和调节回路最多的部分。为保氩储槽各1个DCS系统完成了各储槽的温度、液位、压力证系统可靠性,塔内所有热电阻全部采用双支热电阻,塔等工艺参数检测,并实现了各储槽超压放散、汽化蒸汽流上所有调节阀全部采用日本本山( motoyama)调节阀、压量自动调节。力与液位检测全部采用EJA变送器,实现了分馏塔系统各个工艺参数的可靠检测,并且按照L艺需求所有要求自动3DcS运行状况调节的阀门全部投入自动并稳定可靠运行。需要手功遥掉汉钢15000m3制氧DCS系统自2005年6月底正式投用以的阀门也都能实现精确定位。同时,还实现了2台液氧泵来,经历了一系列的考验。现总结如下:和2台液氩泵的遥控启停、速度变频以及艺联锁保护控(1)系统运行初期由于俄罗斯产膨胀机工艺操作以及制空分操作不熟练,造成几次系统停机故障,有2次直接2.7压氮系统造成膨胀机转子损坏。后来我们与工艺人员商量并修改膨本空分系统配备了四台氮压机。压氮系统主要检测胀机联锁参数,加强了膨胀机的保护,在后来的运行中收了每台氮压机各级进排气温度、压力,润滑油温度、压力到了较好的效果等工艺过程量,同时还实现了4台氮压机以及油泵的启停(2)2007年7月份出现两次空压机联锁停机故障,经与联锁控制。检查停机联锁点为轴向位移超限,检査空压机没有任何问2.8外网调压系统题,最后我们判断是由于空压机室内温度较高造成安装在外网调压系统配有氧气球罐3个、氮气球罐2个、氩气空压机室的轴向位移检测前置器发生信号瞬间发生漂移,球罐1个,并设置有氧气调压间,主要完成将产品氧气向从而使DCS联锁停机。我们将前置器箱移出到空压机室外炼钢转炉输送,保证转炉炼钢用氧的压力稳定,均衡。外后,系统再也没有出现过类似故障网调压系统检测了各个氧气、氮气、氢气球罐压力,送往(3)除上述情况以外,汉钢15000m3制氧DCS系统总体炼钢氧气、氮气、氩气压力、流量。主要实现了氧气压力情况还是很可靠的,运行多年来,没有出现过1次因为DCS双路自动调节,使炼钢转炉冶炼所用氧气的压力平稳输本身故障而停止生产的状况发生。该DCS系统在汉钢5000m送,保障转炉生产的顺行。氮气与氩气通过球罐直接向炼制氧生产中发挥了极大的作用。钢输送。2.9储槽系统万用表检测IC芯片的几种简易方法1.离线检测(f)IC芯片部分引脚异常时,则从偏离大的入手.先查测出IC芯片各引脚对地之间的正,反电阻值。以此与外围元器件,若无故障,则IC芯片埙坏;妤的IC芯片进行比较,从而找到故障点(g)对工作时有动态信号的电路板,有无信号IC芯片2.在线检测引脚电压是不同的,但若变化不正常則IC芯片可能已坏;1)直流电阻的检测法同离线检测.但要注意:(h)对多种工作方式的设备,在不同工作方式时IC脚(a)要断开待测电路板上的电源;的电压是不同的(b)万能表内部电压不得大于6V;3)交流工作电压测试法(c)测量时,要注意外围的影响.如与IC芯片相连的电用带有dB档的万能表,对IC进行交流电压近似值的测位器等量.若没有dB档,则可在正表笔串入一只0.1-0.5μF隔离直2)直流工作电压的测量法流电容。该方法适用于工作频率比较低的IC.但要注意这测得IC芯片各脚直流电压与正常值相比即可.但也要些信号将受固有频率,波形不同而不同.所以所测数据为注意近似值,仅供参考(a)万能表要有足够大的内阻,数字表为首选;4)总电流测量法(b)各电位器旋到中间位置通过测IC电源的总电流,来判别IC的好坏由于IC内(c)表笔或探头要采取防滑措施,可用自行车气门芯部大多数为直流耦合,IC损坏时(如PN结击穿或开路)会引套在笔头上,并应长出笔尖约5mm;起后级饱和与截止,使总电流发生变化.所以测总电流可(d)当测量值与正常值不相符时,应根据该引脚电压,判断lC的妤坏,在线测得回路电阻上的电压,即可算对IC芯片正常值有无影响以及其它引脚电压的相应变化流值来进行分析;以上检测方法,各有利弊.在实际应用中最好将这些(e)IC芯片引脚电压会受外围元器件的影响.当外围方法结合来运用有漏电,短路,开路或变质等;