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基于环保的焦化厂自动化系统实现分析
黄增智
（吉林省通化钢铁股份有限公司机械工程处）
[摘 要]随着科学技术的不断发展，社会经济的飞速进步，我国焦化厂在生产工艺方面得到了很大的改进，同时也带来了一定的环境问题。本文在环境保护的基础上，对我国焦化厂自动化系统的实现进行了简单分析。自动化系统的应用不仅方便设备控制，简化工艺流程，而且在一定程度上提高了劳动效率，减少了资源浪费，达到了保护环境的目的。由此可见对焦化厂自动化系统实现的分析具有重要的现实意义。
[关键词]环保 焦化厂 自动化
中图分类号：TQ520.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0068-01
引言
现代化科学技术的进步带动了全球网络化的发展，计算机技术已经普遍应用于各行各业，尤其在工业领域中，计算机和自动化技术因在实际应用中不仅提高了劳动率，而且还达到了降低能源消耗以及节约了使用资源的目的，另外，在一定程度上还控制了环境污染，提高了工业化生产的可靠性和安全性，所以其应用发展成为了该领域的主要技术。尤其是DCS控制系统在焦化厂中的应用，它是集自动化控制系统和网络信息以及计算机等现代化技术于一身，并在实际应用中很受推崇，在各个工业生产中被广泛应用。本文首先分析了我国当前焦化厂的环保情况，继而对目前我国焦化工业DCS自动化系统发展和存在的问题进行了研究，然后据此探究了焦化自动控制系统硬件的实现以及工艺流程设计。
一、当前我国焦化厂的环保状况分析
在冶金工业中，焦化厂无疑是其中的污染最为严重的行业，同时也是对于污染情况较为难处理的行业之一，焦化厂因其生产工艺的特点，在作业过程中产出大量的废水、废气、废渣等，以下将针对我国某焦化厂对于废水、废气、废渣的排放及处理进行分析。
1、废水
该焦化厂的废水来源及水质相当复杂，有炼焦过程中产生的剩余氨水，有化产工艺过程中间产品的分离水，有精制净化过程中产生的废碱液。这些废水的排放情况如下图：
2、废气
该焦化厂废气主要来自各化产车间的槽、罐放散口冒出的各类易挥发组分以及焦油车间的沥青烟，一回收凉水散发的气体，焦炉碳化室压力波动时放散的荒煤气等，下图为废气的来源及排放情况：
3、废渣
该焦化厂产生的废渣主要来源以及特点如下图所示：
二、我国焦化廠DCS自动化系统的发展现状分析
1、DCS自动化系统在焦化厂作业中的应用存在安全隐患
虽然我国在焦化企业发展中取了一定的成效，但是由于焦化生产过程比较复杂和特殊，在生产和回收过程中还存在有毒气体或是爆炸的现象。系统功能比较单一，在生产过程中会存在安全隐患等不足之处。尤其是对复杂数据的采集和计算方面，往往会出现误差，焦化生产质量就会明显降低。
2、DCS自动化系统在资源利用方面还存在问题
随着社会经济的快速发展，科学技术在一定程度上也取得了很大的成就，如焦化工业生产技术，其中主要采用的是DCS控制系统实现工业生产过程中的设备控制和工艺流程实施，并随着焦化工业的不断改进中也得到了广泛的应用。但是随着新科学技术和现代化工业生产的不断发展，DCS控制系统在炼焦过程中仍会出现问题，在资源合理利用，控制污染以及信息化技术水平等方面还存在问题。
3、基于DCS自动化系统，建立可靠、合理的综合性自动化系统十分必要
比如当前社会中发展比较迅速的计算机技术和网路通信技术等合理应用于焦化生产过程中，以此达到节约能源，减少污染，提高生产质量和经济效益，实现现代化科学生产技术水平。
三、我国焦化厂自动控制系统硬件分析
1、电源系统
在焦化DCS控制系统中电源系统的设计非常关键，贯穿于整个生产控制系统，如果在生产过程中出现电源短路或是其他问题就会影响到整个工厂系统正常生产运行。因此DCS系统中电源系统设置的可靠性和安全性十分重要，同时在配置过程中要实现其经济性的原则。
2、炼焦分系统硬件
炼焦分系统硬件主要由炼焦分系统I/O点、炼焦分系统硬件配置两大部分组成。其中I/O信号类型有模拟量输入/输出，信号类型为标准Ⅲ型4—20mA信号，开关量输入/输出四种。炼焦分系统控制站硬件主要有17种，如主控制卡、数据转发卡、电源、电源指示卡、热阻信号输入卡和电流信号输入以及继电器等。操作控制站和数据管理硬件有操作站、打印机、操作台和工程师站以及UPS电源。
3、通讯系统
通讯系统结构的实现要求设计具有一定的可靠性和开放性，因此本文在研究和分析过程中采用的是三层通信结构，依次是信息管理网、过程控制网和控制站内部的I/O控制总线，提高了通讯系统的可靠性和安全性，实现了在焦化生产过程中高效的通讯功能。其中信息管理网在系统网路的最上面一层，能够有效实现整个生产工厂的信息综合管理。过程控制网能够在过程控制中传输各种实时有效的信息，控制站的内部网络主要控制的是各卡件之间的信息交换。
4、冷鼓电捕分系统硬件
冷鼓电捕分系统I/O点信号类型基本和炼焦分系统I/O信号类型相同，有模拟量输入/输出4-20mA电流信号，开关量输入/输出信号。其中冷鼓电捕分系统控制硬件配置的组成部分也和炼焦分系统硬件配置相同，在硬件数量上主要根据系统需要进行设置。
5、化分系统硬件
化产分系统硬件实现也与炼焦分系统硬件和冷鼓电捕分系统硬件配置基本相同，I/O点信号类型也相同。
四、基于DCS自动化系统的焦化工艺分析
1、系统监视
系统运行情况监视主要是根据工艺运行情况和组态信息进行实时数据监测，画面会显示32个位号，位号的内容都基本相同，包括位号、描述、数据值以及单位和报警状态，在调整过程中比较方便。
2、系统报警
报警显示能够根据工艺运行和组态信息动态显示出新的信息和报警条件，可以滚动显示近1000条的报警信息，显示的主要内容有动态数据、类型和时间等。同时也可以根据系统要求将报警信息进行组合，确保报警显示的准确性和高效性。
3、系统故障诊断
故障诊断也是根据画面显示的内容进行判断，可以进行远程诊断，并能将掌握到的信息及时准确的反应出来。
4、系统登录密码设置
为了保证系统运行的安全性，可以根据实际情况设置观察员、操作员、工程师以及特权级四种权限，并设置相应的登录密码，确保系统操作的可靠性。
5、权限监控
操作员对观察员、操作员、工程师以及特权级这四种权限中可以拥有监控权，但观察员只能对系统的运行的各个画面和仪表检测到的状态进行实时观察，工程师主要根据生产系统工艺的要求进行调整和组态编程，如果出现问题要及时修改，确保系统的正常运行。特权级可以拥有工程师的权利，也可以对特殊设置进行修改。
参考文献：
[1] 卢元俭；曹友宝；张青青.宁钢焦化厂节能环保生产实践[J].燃料与化工，2014-05-15.
[2] 杨耀峰.基于DCS的焦化冷鼓控制系统设计[D].太原科技大学，2013-05-01.
[3] 孙建.莱钢焦化厂自动化助推焦炉生产高效化[J].世界金属导报，2007-09-04.
黄增智
（吉林省通化钢铁股份有限公司机械工程处）
[摘 要]随着科学技术的不断发展，社会经济的飞速进步，我国焦化厂在生产工艺方面得到了很大的改进，同时也带来了一定的环境问题。本文在环境保护的基础上，对我国焦化厂自动化系统的实现进行了简单分析。自动化系统的应用不仅方便设备控制，简化工艺流程，而且在一定程度上提高了劳动效率，减少了资源浪费，达到了保护环境的目的。由此可见对焦化厂自动化系统实现的分析具有重要的现实意义。
[关键词]环保 焦化厂 自动化
中图分类号：TQ520.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0068-01
引言
现代化科学技术的进步带动了全球网络化的发展，计算机技术已经普遍应用于各行各业，尤其在工业领域中，计算机和自动化技术因在实际应用中不仅提高了劳动率，而且还达到了降低能源消耗以及节约了使用资源的目的，另外，在一定程度上还控制了环境污染，提高了工业化生产的可靠性和安全性，所以其应用发展成为了该领域的主要技术。尤其是DCS控制系统在焦化厂中的应用，它是集自动化控制系统和网络信息以及计算机等现代化技术于一身，并在实际应用中很受推崇，在各个工业生产中被广泛应用。本文首先分析了我国当前焦化厂的环保情况，继而对目前我国焦化工业DCS自动化系统发展和存在的问题进行了研究，然后据此探究了焦化自动控制系统硬件的实现以及工艺流程设计。
一、当前我国焦化厂的环保状况分析
在冶金工业中，焦化厂无疑是其中的污染最为严重的行业，同时也是对于污染情况较为难处理的行业之一，焦化厂因其生产工艺的特点，在作业过程中产出大量的废水、废气、废渣等，以下将针对我国某焦化厂对于废水、废气、废渣的排放及处理进行分析。
1、废水
该焦化厂的废水来源及水质相当复杂，有炼焦过程中产生的剩余氨水，有化产工艺过程中间产品的分离水，有精制净化过程中产生的废碱液。这些废水的排放情况如下图：
2、废气
该焦化厂废气主要来自各化产车间的槽、罐放散口冒出的各类易挥发组分以及焦油车间的沥青烟，一回收凉水散发的气体，焦炉碳化室压力波动时放散的荒煤气等，下图为废气的来源及排放情况：
3、废渣
该焦化厂产生的废渣主要来源以及特点如下图所示：
二、我国焦化廠DCS自动化系统的发展现状分析
1、DCS自动化系统在焦化厂作业中的应用存在安全隐患
虽然我国在焦化企业发展中取了一定的成效，但是由于焦化生产过程比较复杂和特殊，在生产和回收过程中还存在有毒气体或是爆炸的现象。系统功能比较单一，在生产过程中会存在安全隐患等不足之处。尤其是对复杂数据的采集和计算方面，往往会出现误差，焦化生产质量就会明显降低。
2、DCS自动化系统在资源利用方面还存在问题
随着社会经济的快速发展，科学技术在一定程度上也取得了很大的成就，如焦化工业生产技术，其中主要采用的是DCS控制系统实现工业生产过程中的设备控制和工艺流程实施，并随着焦化工业的不断改进中也得到了广泛的应用。但是随着新科学技术和现代化工业生产的不断发展，DCS控制系统在炼焦过程中仍会出现问题，在资源合理利用，控制污染以及信息化技术水平等方面还存在问题。
3、基于DCS自动化系统，建立可靠、合理的综合性自动化系统十分必要
比如当前社会中发展比较迅速的计算机技术和网路通信技术等合理应用于焦化生产过程中，以此达到节约能源，减少污染，提高生产质量和经济效益，实现现代化科学生产技术水平。
三、我国焦化厂自动控制系统硬件分析
1、电源系统
在焦化DCS控制系统中电源系统的设计非常关键，贯穿于整个生产控制系统，如果在生产过程中出现电源短路或是其他问题就会影响到整个工厂系统正常生产运行。因此DCS系统中电源系统设置的可靠性和安全性十分重要，同时在配置过程中要实现其经济性的原则。
2、炼焦分系统硬件
炼焦分系统硬件主要由炼焦分系统I/O点、炼焦分系统硬件配置两大部分组成。其中I/O信号类型有模拟量输入/输出，信号类型为标准Ⅲ型4—20mA信号，开关量输入/输出四种。炼焦分系统控制站硬件主要有17种，如主控制卡、数据转发卡、电源、电源指示卡、热阻信号输入卡和电流信号输入以及继电器等。操作控制站和数据管理硬件有操作站、打印机、操作台和工程师站以及UPS电源。
3、通讯系统
通讯系统结构的实现要求设计具有一定的可靠性和开放性，因此本文在研究和分析过程中采用的是三层通信结构，依次是信息管理网、过程控制网和控制站内部的I/O控制总线，提高了通讯系统的可靠性和安全性，实现了在焦化生产过程中高效的通讯功能。其中信息管理网在系统网路的最上面一层，能够有效实现整个生产工厂的信息综合管理。过程控制网能够在过程控制中传输各种实时有效的信息，控制站的内部网络主要控制的是各卡件之间的信息交换。
4、冷鼓电捕分系统硬件
冷鼓电捕分系统I/O点信号类型基本和炼焦分系统I/O信号类型相同，有模拟量输入/输出4-20mA电流信号，开关量输入/输出信号。其中冷鼓电捕分系统控制硬件配置的组成部分也和炼焦分系统硬件配置相同，在硬件数量上主要根据系统需要进行设置。
5、化分系统硬件
化产分系统硬件实现也与炼焦分系统硬件和冷鼓电捕分系统硬件配置基本相同，I/O点信号类型也相同。
四、基于DCS自动化系统的焦化工艺分析
1、系统监视
系统运行情况监视主要是根据工艺运行情况和组态信息进行实时数据监测，画面会显示32个位号，位号的内容都基本相同，包括位号、描述、数据值以及单位和报警状态，在调整过程中比较方便。
2、系统报警
报警显示能够根据工艺运行和组态信息动态显示出新的信息和报警条件，可以滚动显示近1000条的报警信息，显示的主要内容有动态数据、类型和时间等。同时也可以根据系统要求将报警信息进行组合，确保报警显示的准确性和高效性。
3、系统故障诊断
故障诊断也是根据画面显示的内容进行判断，可以进行远程诊断，并能将掌握到的信息及时准确的反应出来。
4、系统登录密码设置
为了保证系统运行的安全性，可以根据实际情况设置观察员、操作员、工程师以及特权级四种权限，并设置相应的登录密码，确保系统操作的可靠性。
5、权限监控
操作员对观察员、操作员、工程师以及特权级这四种权限中可以拥有监控权，但观察员只能对系统的运行的各个画面和仪表检测到的状态进行实时观察，工程师主要根据生产系统工艺的要求进行调整和组态编程，如果出现问题要及时修改，确保系统的正常运行。特权级可以拥有工程师的权利，也可以对特殊设置进行修改。
参考文献：
[1] 卢元俭；曹友宝；张青青.宁钢焦化厂节能环保生产实践[J].燃料与化工，2014-05-15.
[2] 杨耀峰.基于DCS的焦化冷鼓控制系统设计[D].太原科技大学，2013-05-01.
[3] 孙建.莱钢焦化厂自动化助推焦炉生产高效化[J].世界金属导报，2007-09-04.