论文部分内容阅读
【摘要】本文介绍了浙大中控股份有限公司提供的DCS控制系统在山西焦煤集团五麟公司焦化一厂鼓风机工作中的运用。论述了DCS系统的DCS组态特点和数据显示功能，并给出相关图表。同时，结合实际情况对DCS控制系统的技术升级进行研究，以期更好地发挥DCS控制系统在鼓风机控制中的作用。
【关键词】集散系统组态；鼓风机控制；焦化厂；DCS系统
1.引言
冷鼓风机是焦化厂的心脏，现我厂冷鼓工段的DCS系统存在以下缺点：其一，原DCS系统为四川川仪的FCS-2000系统，生产使用7年设备老化，各设备仪表数据反应慢，系统经常导致风机停车。其二，原DCS系统落后，仪表数据无法再满足生产要求。其三，原硬件已经停止生产，设备备品周期长，系统的维护成本较高且维护存在滞后性。结合我厂的实际情况，为保证安全生产和环保的要求，以及化产和甲醇工艺生产的连续性，为进一步实现安全指标和经济效益，故对冷鼓风机的DCS系统进行开发和研究。结合实际情况，对原有的DCS系统进行分析后，不能有效满足安全要求，根据工艺要求，结合浙大中控的JX-300XP系统进行分析和研究后，可全面满足我厂冷鼓工段技术研究后的全部要求。现我车间对浙大中控的JX-300XP系统的硬件和组态软件有初步的认识。
2.DCS系统的功能简介
山西焦煤集团五麟公司焦化一厂共有鼓风机2台，为了提高生产过程自动化控制水平，更好地控制运行参数，我们配备了DCS控制系统。鉴于运行速度需满足工艺要求，完成诸如实时数据显示、报警、回路调节、设备的启停、联锁、解锁、事故追忆、历史值的查阅等功能。我们选用了选用相对国内技术领先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系统。根据生产需要，我们配备了三个操作员站，一个工程师站，两个控制站；通过SCNET网和SBUS网互相连接。为了加强系统运行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、数据转发卡、外配24VDC电源、网络交换机等都采用了冗余控制，当一路出现故障时，系统能自动切换，保证系统的正常运行。工程师站的主要作用是完成软件组态及对各站数据库、报表、图形、历史库的下装，I/O站完成现场信号采集及控制功能，操作员站完成现场监视，包括报警、工艺流程显示、控制操作参数修改（如PID参数修改）、趋势显示、统计等功能。系统中所有电机开停均由DCS操作，为了及时处理紧急情况，在操作台上安装了紧急停车按钮，这样可实现对整个系统的多重保护，将事故的可能性降至最低。
3.DCS系统的数据显示功能
3.1数据、流程图显示画面
流程图主要包括：
根据工艺要求将系统的工艺流程在DCS系统操作员站屏幕上形象逼真地反映出来，将所有能动的设备在运行时，让其产生动态，使操作人员易于识别哪些设备运行，哪些设备停止，如风机运行时，风机由绿色变成红色，并运用隐藏显示功能，便可转动。所有调节阀随阀门开度变化而产生阀位的变化，液位亦随实际液位实时变化。DCS对采集到的数据进行实时保存，操作人员可在趋势一览里查询需要的参数。可以准确地反映当时的工况，趋势保存时间与操作站电脑硬盘的容量有关。较以前的二次表显示体现出很大的优势。
3.2操作画面
系统组态提供了初冷器画面、鼓风机画面、DI/DO等画面。
（1）初冷器画面
包括入初冷器ABC煤气压力初冷器ABC入水温度初冷器ABC出水温度电捕焦油器AB压力温度等参数显示，电捕焦油器运行状态。
（2）鼓风机画面
包括鼓风机AB轴承温度、轴位移、润滑油油温高温油箱液位等参数显示；油泵连锁系统运行情况：是否启动电加热器；鼓风机连锁系统运行情况；鼓风机停车原因显示，其系统状态图如图3-1所示。
（3）DI/DO画面
变频器AB运行状态：准备好、运行、故障、报警；鼓风机变频状态：自动/手动；焦炉集气管压力阀位给定信号和反馈信号；风机油泵运行状态；急停按钮、循环氨水泵急停、剩余氨水泵急停、上段冷凝泵急停、下段冷凝泵急停。
4.DCS组态
4.1设备启停组态 一般现场设备的启停都是依靠图形编程来完成，是集散控制系统（DCS）的一种运用，在组态时，需要结合考虑包括设备功率、控制原理等现场设备的因素。根据电机设备的功率，又可以分为以下两种情况：①大功率电机根据设计资料，为了满足其信号开出端的子版继电器对电流的承受需求，可以通过加入受DCS系统控制的继电器（位于I/O开出端子板）来实现。②电机功率相对较小时，可以利用I/O开出端继电器完成控制，无需加入其他设备即可直接控制。
4.2系统连锁功能 本系统所有连锁开关都采用自定义一字节软开关来实现，可以在画面上手动切除与投入。油泵系统连锁运行时，当油压低时，自动启动辅助油泵。连锁切除时，主油泵和辅助油泵可随意启停。鼓风机连锁系统运行时，油温、油压、轴位移范围时自动停车，解除连锁时，鼓风机运行与连锁调节无关，一般用于仪表故障检修时使用。具体而言，其优势表现在以下几个方面：首先，参与风机调速的各信号采用双卡控制，运行卡件和备用卡件自动切换，实现了由于卡件原因，而导致风机停车和降速的故障；其次，支持组态的在线下载，数据的修改和维护比较方便；同时，由于采用双网、双模光纤传输仪表数据，各仪表数据传输快，满足生产调节要求。
5.结束语
本系统运行稳定，安全性高，操控灵敏；至2010年投入运行以来，没有出现过软件及硬件上的问题，这使得操作工人的工作强度大大减少，同时有效提升了工作效率，降低了能源的利用和污染。初步估算，由DCS系统所带来有效降低投资约50万元。实践也证明，相比以前的二次表常规控制，DCS系统在焦炉压力调节系统上节约了大量的人力和资金投入，在今后的发展中有着非常广泛的应用前景。
参考文献
[1]田贺，李丽萍.DCS控制系统与常见问题分析处理[J].工业技术与职业教育，2011，01.
[2]孙正光.大型企业DCS控制系统安装调试存在的问题及解决办法[J].机电信息，2011，21.
[3]孙永.浅析DCS控制系统在煤化工企业生产中的应用及维护[J].中国石油和化工标准与质量，2011，10.
【关键词】集散系统组态；鼓风机控制；焦化厂；DCS系统
1.引言
冷鼓风机是焦化厂的心脏，现我厂冷鼓工段的DCS系统存在以下缺点：其一，原DCS系统为四川川仪的FCS-2000系统，生产使用7年设备老化，各设备仪表数据反应慢，系统经常导致风机停车。其二，原DCS系统落后，仪表数据无法再满足生产要求。其三，原硬件已经停止生产，设备备品周期长，系统的维护成本较高且维护存在滞后性。结合我厂的实际情况，为保证安全生产和环保的要求，以及化产和甲醇工艺生产的连续性，为进一步实现安全指标和经济效益，故对冷鼓风机的DCS系统进行开发和研究。结合实际情况，对原有的DCS系统进行分析后，不能有效满足安全要求，根据工艺要求，结合浙大中控的JX-300XP系统进行分析和研究后，可全面满足我厂冷鼓工段技术研究后的全部要求。现我车间对浙大中控的JX-300XP系统的硬件和组态软件有初步的认识。
2.DCS系统的功能简介
山西焦煤集团五麟公司焦化一厂共有鼓风机2台，为了提高生产过程自动化控制水平，更好地控制运行参数，我们配备了DCS控制系统。鉴于运行速度需满足工艺要求，完成诸如实时数据显示、报警、回路调节、设备的启停、联锁、解锁、事故追忆、历史值的查阅等功能。我们选用了选用相对国内技术领先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系统。根据生产需要，我们配备了三个操作员站，一个工程师站，两个控制站；通过SCNET网和SBUS网互相连接。为了加强系统运行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、数据转发卡、外配24VDC电源、网络交换机等都采用了冗余控制，当一路出现故障时，系统能自动切换，保证系统的正常运行。工程师站的主要作用是完成软件组态及对各站数据库、报表、图形、历史库的下装，I/O站完成现场信号采集及控制功能，操作员站完成现场监视，包括报警、工艺流程显示、控制操作参数修改（如PID参数修改）、趋势显示、统计等功能。系统中所有电机开停均由DCS操作，为了及时处理紧急情况，在操作台上安装了紧急停车按钮，这样可实现对整个系统的多重保护，将事故的可能性降至最低。
3.DCS系统的数据显示功能
3.1数据、流程图显示画面
流程图主要包括：
根据工艺要求将系统的工艺流程在DCS系统操作员站屏幕上形象逼真地反映出来，将所有能动的设备在运行时，让其产生动态，使操作人员易于识别哪些设备运行，哪些设备停止，如风机运行时，风机由绿色变成红色，并运用隐藏显示功能，便可转动。所有调节阀随阀门开度变化而产生阀位的变化，液位亦随实际液位实时变化。DCS对采集到的数据进行实时保存，操作人员可在趋势一览里查询需要的参数。可以准确地反映当时的工况，趋势保存时间与操作站电脑硬盘的容量有关。较以前的二次表显示体现出很大的优势。
3.2操作画面
系统组态提供了初冷器画面、鼓风机画面、DI/DO等画面。
（1）初冷器画面
包括入初冷器ABC煤气压力初冷器ABC入水温度初冷器ABC出水温度电捕焦油器AB压力温度等参数显示，电捕焦油器运行状态。
（2）鼓风机画面
包括鼓风机AB轴承温度、轴位移、润滑油油温高温油箱液位等参数显示；油泵连锁系统运行情况：是否启动电加热器；鼓风机连锁系统运行情况；鼓风机停车原因显示，其系统状态图如图3-1所示。
（3）DI/DO画面
变频器AB运行状态：准备好、运行、故障、报警；鼓风机变频状态：自动/手动；焦炉集气管压力阀位给定信号和反馈信号；风机油泵运行状态；急停按钮、循环氨水泵急停、剩余氨水泵急停、上段冷凝泵急停、下段冷凝泵急停。
4.DCS组态
4.1设备启停组态 一般现场设备的启停都是依靠图形编程来完成，是集散控制系统（DCS）的一种运用，在组态时，需要结合考虑包括设备功率、控制原理等现场设备的因素。根据电机设备的功率，又可以分为以下两种情况：①大功率电机根据设计资料，为了满足其信号开出端的子版继电器对电流的承受需求，可以通过加入受DCS系统控制的继电器（位于I/O开出端子板）来实现。②电机功率相对较小时，可以利用I/O开出端继电器完成控制，无需加入其他设备即可直接控制。
4.2系统连锁功能 本系统所有连锁开关都采用自定义一字节软开关来实现，可以在画面上手动切除与投入。油泵系统连锁运行时，当油压低时，自动启动辅助油泵。连锁切除时，主油泵和辅助油泵可随意启停。鼓风机连锁系统运行时，油温、油压、轴位移范围时自动停车，解除连锁时，鼓风机运行与连锁调节无关，一般用于仪表故障检修时使用。具体而言，其优势表现在以下几个方面：首先，参与风机调速的各信号采用双卡控制，运行卡件和备用卡件自动切换，实现了由于卡件原因，而导致风机停车和降速的故障；其次，支持组态的在线下载，数据的修改和维护比较方便；同时，由于采用双网、双模光纤传输仪表数据，各仪表数据传输快，满足生产调节要求。
5.结束语
本系统运行稳定，安全性高，操控灵敏；至2010年投入运行以来，没有出现过软件及硬件上的问题，这使得操作工人的工作强度大大减少，同时有效提升了工作效率，降低了能源的利用和污染。初步估算，由DCS系统所带来有效降低投资约50万元。实践也证明，相比以前的二次表常规控制，DCS系统在焦炉压力调节系统上节约了大量的人力和资金投入，在今后的发展中有着非常广泛的应用前景。
参考文献
[1]田贺，李丽萍.DCS控制系统与常见问题分析处理[J].工业技术与职业教育，2011，01.
[2]孙正光.大型企业DCS控制系统安装调试存在的问题及解决办法[J].机电信息，2011，21.
[3]孙永.浅析DCS控制系统在煤化工企业生产中的应用及维护[J].中国石油和化工标准与质量，2011，10.