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6O万吨盐硝联产扩建工程DCS控制系统的应用
jiang_0514 发表于 2009/5/18 12:12:06 541 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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6O万吨盐硝联产扩建工程DCS控制系统的应用
摘 要：江苏省井神盐业股份有限公司60万吨盐硝联产扩建工程生产自动化采用DCS控制系统，分别对盐硝工艺生产过程、卤水净化工艺生产过程实现DCS控制，所有工艺参数检测、设备运行、停止、事故、联锁、监视、控制都由操作工在中央控制室完成，真正实现了盐硝生产自动控制。
关键词：盐硝联产； 卤水净化；DCS系统
Application of DCS in the Expansion Project of 6OO，000 tpa Coproduction of Salt and Glauber s salt
（Jiangsu Pmvincial Jingshen Salt C0．，Ltd．Huaian，JiaIlgsu 2232Oo）
Abstract：DCS is adopted in automatic operation of the expansion project of 600，000 tpa coproduction ofsalt and glauber s salt in Jiangsu Pmvincial Jingshen Salt Co．，Ltd． DCS controls the salt and glauber s saltpmducti0n pmcess and brine purification pmcess． All the monitor and contol of pmcess parameters， equipment mnning and shotdown， accidents， inter1ock are accomlished in the centml control mom by operators．Fully automatic control 0f the producti0n of salt and glauber‘s salt is realized．
Key Words：Coproduction of salt and glauber s salt；brine purification；DCS
1 60万吨盐硝联产扩建工程DCS控制方案
1．1 概述：6O万吨盐硝联产扩建工程DCS控制系统。采用浙大中控WebField JX一300XP控制系统。工艺过程如下：
1．2 盐硝联产： 由来自卤水净化后的精卤经冷凝水、二次蒸汽预热，送人Ⅲ效制盐蒸发罐蒸发，Ⅲ效蒸发罐平流排盐进盐浆桶，由稠厚器增稠．经离心机脱水、内热式干燥床干燥，干盐去仓储车间包装。Ⅲ效制盐母液排入母液回收系统制盐罐，经母液回收系统制盐蒸发罐蒸发．盐浆汇人盐浆系统．母液回收系统制盐蒸发罐富集的含硝母液（带有部分循环液）经闪发罐和提硝罐的二次蒸汽预热，进人提硝蒸发罐蒸发析硝，硝浆排人硝浆桶，由稠厚器增稠，经离心机脱水、干燥床干燥，干硝去成品库包装。提硝母液经闪发罐闪发后，循环至母液回收系统制盐罐。
1．3 卤水净化：烧碱一纯碱法：矿山来原卤泵入反应沉清罐，加纯碱液与烧碱液，通压缩空气进行搅拌反应后，再加助沉剂液进行搅拌、澄清，上层清液经过滤及盐酸中和后泵人精卤罐储存；烧碱一CO2法：矿山来原卤泵人反应沉清罐，加入烧碱液进行第一步反应．再通烟道气进行第二步反应后，再加助沉剂液进行搅拌、澄清，上层清液经过滤及盐酸中和后泵入精卤罐储存。
2 6O万吨盐销联产扩建工程DCS控制系统构成
2．1 概述。WebField JX一300XP是中控基于web技术推出的网络化控制系统。JX一300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术成果．充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能适应更广泛更复杂的应用要求。同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，JX一300XP具备卓越的开放型，能轻松实现与多种现场总线标准和各种异构系统的综合集成。60万／吨盐硝联扩建工程DCS控制系统构成：盐硝控制站、卤水净化远程控制站、电机控制站。
2．2 配置方案：整个DCS系统由六台操作员站、两台工程师站、一个网关站、三个控制站、6个扩展柜组成，六台操作员站分别完成对各个界区的监控．工程师站负责整个系统的软件维护，网关站负责将数据送到公司管理网上。
2.3 控制站功能。SUPC0N JX一300X DCS控制站能完成I／0处理、数据采集、模拟量控制和顺序控制。包括温度、压力、流量、液位的检测、监视、P1D调节和各种复杂调节。各种阀门的开关，各种泵的启停等顺序控制，各种设备运行状态的监视及联锁保护等。
同时，控制站还可完成一些更复杂、更特殊的控制功能。提供的SCX高级语言、功能块图（FBD）、梯形图（LD）、顺控图（SFC）能实现各种复杂的先进控制策略。
3 系统特点
（1）技术成熟，性能稳定。
（2）高速、可靠、开放的通信控制网络SCnet II。
（3）分散、独立、功能强大的控制站。
（4）全智能化设计。
（5）任意冗余配置。
（6）I／O卡件贴片化设计、I／O端子可插拔设计。
（7）简单、易用的组态手段和工具。
（8）丰富、实用、友好的实时监控界面。
（9）事件记录功能。
（1O）多功能的协议转换接口。
（11）方便实现与异构系统的集成。
（12）产品多元化、网络化。
4 系统结构
WebField JX一300XP系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。
4．1 工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。
4．2 操作员站是由工业PC机、显示器（CRT或LCD）、键盘、鼠标、打印机等组成，是操作人员完成过程监控管理任务的环境。
4．3 控制站是系统中的I／0处理单元，完成整个工业过程的现场数据采集及控制。
4．4 过程控制网络实现工程师站、操作员站、控制站的连接，完成信息、控制命令等传输，双重化冗余设计，使得信息传输安全、高速。
5 网络结构
WebField JX一300XP系统采用三层网络结构：第一层网络是信息管理网Ethemet采用以太网络，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全钢铁公司综合管理的信息通道。
第二层网络是过程控制网SCnetII连接了系统的控制站、操作员站、工程师站、通信接口单元等，是传送过程控制实时信息的通道。
第三层网络是控制站内部I／O控制总线，称为SBUS控制站内部I／0控制总线。主控制卡、数据转发卡、I／O卡件都是通过SBUS进行信息交换的。
SBUS总线分为两层：双重化总线SBUS—S2和SBUS—S1网络。主控制卡通过它们来管理分散于各个机笼内的I／O卡件。
6 系统规模
WebField JX一300XP最大系统配置为：15个冗余的控制站和32个操作员站或工程师站，系统容量最大可达到l5360点。
WebField JX一300XP系统每个控制站最多可挂接8个IO机笼。每个机笼最多可配置20块卡件，即除了最多配置一对互为冗余的主控制卡和数据转发卡之外，还可最多配置l6块各类I／O卡件。在每一机笼内．I／O卡件均可按冗余或不冗余方式任意进行配置
7 主控制卡
主控制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．如完成控制站中的I／O信号处理、控制运算、上下网络通信控制处理、冗余诊断等功能。
JX一300XP系统的主控制卡采用双CPU结构．包括主CPU（Master）和从CPU（Slave），主控制卡JX一300XP的主控制卡支持冗余或非冗余配置，冗余方式为l：l热备用。
JX一300XP系统主控制卡的控制回路可达128个，最大可带l28块I／O卡，通过SBUS实现就地或远程I／0功能。
主控制卡内置后备锂电池，用于保护主控制卡断电情况下卡件内SRAM 的数据（包括系统配置、控制参数、运行状态等），提高系统安全性和可维护性。在系统断电的情况下， SRAM数据可以保存3个月。
8 系统软件
JX一300xP系统的软件采用中控自主开发的Advantrol Pro软件包。Advantrol Pro在浙大中控的WebField JX一30OX、ECS—100等系统上已经得到了广泛的应用，在继承原版本软件功能丰富、界面友好、使用简单特点的基础上，针对JX一3O0XP系统的特点，中控对原版本的Advantol Pro软件包进行了多项改进与升级， 形成了更为丰富使用的AdvanTro1一Pro（For JX一300XP）软件包。
软件包构成：AdvanTml实时监控软件；SCKey系统组态软件；SCLang C语言组态软件（简称SCX语言）：SCContml图形化组态软件；SCDraw 流程图制作软件；SCFo瑚报表制作软件；SCSOE SOE事故分析软件；SCC0nnect OPC Senrer软件；SCViewer离线察看器软件；SCDiagnose网络检查软件；SCsignal信号调校软件。
9 DCS系统配置
9．1系统硬件选型。系统选用的是目前国际上先进而通用的、符合IEC297．3标准的VEM机箱。在I／0模板与机箱母板的连接上．选用了国际通用的符合IEC6O3—2／DIN41612标准的欧式连接器，具有外型美观、工艺先进、连接可靠、插拔力小等特点，其基本失效率为7．5×l0一l0／h。I／0端子板与机箱母板I／0总线的连接和电源连接器也同样选用了C一64欧式插座，从而使整个互连系统的可靠性得到保证。
9．2 系统操作站。监控操作站具有独立的CPU，监控操作站可互为热备冗余，一台处理器或电源故障．系统将自动切换到冗余的处理器，操作站之间具有内部切换的能力。操作员站可兼作工程师站。磁盘驱动系统主要用于系统下装和组态数据的备份．系统具有格式化磁盘的能力。
9．3 工程师站。工程师站主要完成系统组态、监控事故分析等功能，工程师站的配置与监控操作站相同。工程师站可以单独设立，也可以与监控操作站并用。
9．4 服务器。运行在32位Windows网络平台上．可挂接局域网或广域网，并和过程控制网、工厂数据库等连接，为系统操作站、工程师站及现场控制站提供数据存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供数据。
9．5 人机界面软件。报警事件管理软件及历史数据分析软件均是基于0PC的客户程序，可作为任何支持OPC2．0以上标准的OPC服务器的客户程序。基于0PC的开放控制技术。具有灵活的互可操作性。通过OPC服务器提供的客户接口和自动化接口。
1O 监控中心的监视、管理功能
10．1 画面功能。画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口。显示总工艺画面、PID控制图、在流程图上相应处显示动态数据，显示系统各设备，装置，区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态，测量值，设定值，控制方式（手动／自动状态），高低报警等信息。
10．2 历史数据。历史数据基于OPC标准存贮的，服务器完成历史数据采集、存贮，并响应客户程序的请求。历史数据采集可采用周期记录方式和事件触发记录方式。根据要求设定采样周期和历史数据保存时间，定义不同的记录触发事件。历史数据按标准方式为客户程序提供查询和读取历史数据的服务。
10．3 历史趋势。趋势曲线或数据列表方式显示历史数据，可用预定义的分组显示，也可在运行时对分组进行修改显示。趋势曲线可显示在一屏上显示任意时间段的趋势，也可按比例放大或缩小（包括时间轴和显示量程）。曲线方式或列表方式打印给定时段的历史数据。可将同一参数不同时段的数据在同一趋势图上显示比较。
10．4 统计分析和报表。独立的客户程序，可作为后台任务执行。统计分析提供了对指定参数在给定时段或抽样数据的简单统计结果（如最大值、最小值、平均值、累加等）和数字期望、标准方差、概率分布曲线等功能。可通过预定的电子表格方式将给定时段或抽样数据及其统计结果进行报表打印。报表可按预先定义的条件（如定时或事件）启动。
10．5 安全管理。系统提供了完善的安全管理，每个参数、每幅画面、按钮、热键、报表等对象均可指定为不同的区域（可设置多达256个区域）。对每个用户规定了他的安全许可区域及在该区域上可执行的操作。每个用户在操作前必须登录．登录成功后才能在其安全许可区域内执行权限内的操作。
10．6 报警。报警系统由报警事件服务器和报警事件信息管理软件两部分构成．由报警事件服务器对系统进行监视，一旦出现给定的报警或其他事件，便将该报警事件信息通知报警事件信息管理器进行记录，并触发相应的响应。
11 小 结
目前该系统运行达到了设计要求，整个系统设计年产盐销为60万吨／年，现在设备投入运行正常．DCS控制系统为实现盐硝联产达产增效的目标奠定了充足的数据参考依据，同时提供了有效的控制手段，实践证明该系统为提高劳动生产力，提高经济效益，为我公司实现”国际先进，国内一流”的目标做出了重要贡献。