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DCS在制氧行业的应用
日期:2006-5-23 23:16:25 来源:本站整理  
点击: 作者:未知
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  1  工艺简介及控制要求

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    1.1  工艺简介

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    6000制氧机组工艺较复杂,主要流程(见图1):空气压缩机把空气压缩到0.56Mpa,流量为40000NM3/H,压缩后的空气通过预冷系统,把空气冷却到12度左右,再通过纯化系统除去水和二氧化碳等杂质,然后通过膨胀机制冷,使空气冷却到零下100多度,通过氧气、氮气、氩气冷凝温度不同的原理,在分馏塔内分馏出氧气、氮气、氩气,最后分别通过氧压机、氮压机、液氩泵把以上气体分别加压到用户需要的压力。

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    1.2  控制要求

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    控制系统对过程参数进行显示、报警、趋势记录、操作记录、报表自动打印、联锁停机、自动控制等。因为以后可能增加透平氧压机,控制系统要求扩容性好,扩容时对生产影响小

。整个系统需要的检测点温度为130点左右、压力差压110点左右,调节阀50点左右,其它模拟量20点,各种设备运行信号、联锁、控制、切换阀及调节阀阀位等开关量120点左右,闭环控制回路有30多路。空压机控制需求为启动前工艺条件满足后才发出允许启动信号,空压机才能启动,运行时工艺参数到故障停机值自动停机,油压低于设定值自动启动辅油泵。预冷系统要求严格控制液位,如工艺条件不满足,联锁预冷系统所有水泵,不能启动水泵或自动停水泵。纯化系统控制要求较高,两个分子筛轮流使用,两小时后自动切换(通过气动切换阀和气动调节阀、16只),根据实际情况操作工可以通过操作站沿长或缩短切换时间,污氮流量自动控制,给定值根据不同时间自动给定。膨胀系统高速旋转设备,需要联锁允许启动、联锁自动停机。分馏塔系统有十几个液位、流量要求自动控制。3台氧压机和4台氮压机要求温度、油压、水压自动联锁停机,油泵自动启动等。

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    2  硬件配置
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     6000NM3/H制氧机组偏化工类,因此模拟量较多,控制回路较多,总共320点左右,因此采用原则上采用DCS(集散控制系统),其次采用PLC(可编程控制器),由于原来的变送器、调节阀、热电阻等要利用,再加上就地到主控室不太远(不超过150米),因此外围仪表采用模拟仪表,不采用总线型仪表,综合性价比高等各种因数,采用浙大中控的DCS(JX-300X)。

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    JX-300X基本组成包括工程师站(EX)、操作站(OS)、控制站(CS)和通信网络Scnet Ⅱ,Scnet Ⅱ遵循开放的TCP/IP协议工业以态网,通信速率为10Mbps,操作站间为100Mbps。如以后扩容可以增加控制站和操作站,调试完后再把网络联上,对生产几乎没有影响。

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    对于6000机组我们采用如下方案(如图2),一个工程师站,一个操作站,两个控制站,两台交换机。以上设备通信网络采用星型结构,并且1:1热冗余,每台控制站的主控卡、数据转换卡及通讯采用1:1热冗余。根据工艺特点把系统分为压缩控制站、空分控制站,便于以后维护。空压机、氧压机、氮压机所有点位进压缩控制站,空冷塔、分子筛、膨胀机、分馏系统等进空分控制站。

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    2.1  工程师(操作)站

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    a 操作站(OS),从控制站接收数据并加工,历史数据归档,产生各类报表,定时自动打印。作用为操作工进行监视及操作。网络为热冗余备分。计算机配置:CPU为PentiumⅣ 1.7G,内存为128MB的DDRAM,硬盘为40GB,21吋显示器,64MB显卡,双网卡。

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    b工程师站(ES)用于系统组态,设计控制程序,并下装组态程序到控制站和传送监控程序到操作站。并且具有操作站所有功能。计算机配置:CPU为PentiumⅣ 1.7G,内存为128MB的DDRAM,硬盘为40GB,21″显示器,64MB显卡,双网卡。

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    2.2  控制站

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    所有控制由控制站完成,每个控制站有一块主控卡(可冗余),每块主控卡可带8个机笼,机笼核心部件是数据转换卡,每个机笼可插16块I/O卡。

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    a. 主控卡(SP243X)
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    主控卡是控制站的软硬件核心,负责协调控制站内的所有软硬件关系和各项控制任务,如完成控制站I/O信号处理、控制计算、与上下网络通信控制处理、冗余诊断等。热冗余配置,它采用双微处理器协同处理控制的任务,具有10Mb以太网的1:1热冗余Scnet Ⅱ接口,可以和操作站及其它控制站进行通信。1Mb SBUS的I/O总线通信接口,实现旧地和远程I/O功能。

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    b. 数据转换卡(SP233)

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    是系统I/O机笼的核心单元,主控卡连接I/O卡件地中间环节,它一方面驱动SBUS总线,另一方面管理本机笼I/O卡件。

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    c.I/O卡件

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    完成对各种现场数据采集和输出控制信号控制现场设备,通过SBUS总线和主控卡进行数据交换。

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    d.智能设备通信

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    和新氮压机的PLC进行通信采用通信接口卡(SP244),根据PLC的通信协议编制通信程序,通信接口卡挂在Scnet Ⅱ过程控制网上与操作站、控制站进行数据交换。

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    e.系统配置

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    主控卡(SP243X)4块,数据转换卡(SP233)20块,电流输入卡25块,电流输出卡12块,热电阻卡76块,开关量输出卡12块,开关量输入卡15块。

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    2.3  系统软件
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a. 操作系统采用网络操作系统WINDOWS NT4.0,中文版本。

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b. 组态软件采用JX-300X组态软件Sckey。

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c. 监控软件采用JX-300X监控软件。

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