DCS控制系统在10000空分中的应用跟改进.docx

DCS控制系统在10000空分中的应用及改进摘要：介绍了和利时公司在原有MACS和Smartpro系统的基础上开发的MACSV_v1.1.0综合控制系统（以下简称DCS系统）在KDONAr-10000/3600/320型空分设备（以下简称10000空分系统）中的应用，并阐述了豫光股份制氧厂KDONAr-10000/3600/320型空分设备空压机系统、预冷系统、纯化系统、膨胀机系统、以及氧透系统在试产过程中对控制系统的改进及完善。 关键词：DCS控制系统 操作站 改进及完善 联锁 纯化系统 河南豫光金铅股份有限公司制氧厂KDONAr-10000/3600/320型空分设备，采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、膨胀空气进上塔和全精馏无氢制氩外压缩流程，其中空气、氧气压缩机均为透平式压缩机。1.10000空分控制系统介绍1.1 控制系统软件简介 10000空分所用控制系系统是MACSV_v1.1.0, MACS系统是和利时公司在原有MACS和Smartpro系统的基础上开发的综合控制系统。它具有以下特征：MACS系统是DCS与FCS相结合的控制系统，具有OPC和ODBC接口，容易与ERP、CRM、SCM等系统连接，实现企业信息化。采用ProfibusDP现场总线，能够方便地将第三方ProfibusDP设备(如PLC、智能仪表等)集成到系统中。吸取了MACS系统和Smartpro系统两者的优势，继承了MACS系统强大的数据处理、日志和管理功能、完善而丰富的离线组态功能和Smartpro系统控制器软件的高执行效率。操作站软件：保留了MACS系统操作站软件的功能，并做了进一步的完善和修改。离线组态软件：保留了MACS系统离线组态的所有功能，原MACS系统的算法组态在MACS系统中只用于组态服务器的算法。使用设备组态功能对I/O设备进行组态，经过编译后生成包含设备和I/O转换功能的Conmaker控制器组态文件。增加了模拟量I/O模块增益的自动设置功能，用户无需手工选择通道增益。控制器算法组态：使用Smartpro系统的Conmaker控制器组态软件，全部采用IEC61131-3标准进行控制器软件组态设计。添加控制算法的中间变量会直接添加到MACSV的组态数据库，实现了组态数据库的统一。服务器软件：在MACS系统服务器软件的基础上做适应性改进而成。1.2 控制系统硬件构成10000空分控制系统由一台工程师站，两台操作员站和两个模块控制柜构成。工程师站装有组态软件，所以系统组态必须在工程师站完成，系统提供一组组态工具软件，分别进行数据库定义、系统硬件配置、计算（控制）方案、图形显示画面、系统报表等的生成及修改，所有这些组成了系统运行的数据环境。我们所常用的主要有图形组态、控制器算法组态、数据库总控和工程师在线下装这几个组态工具；组态工具产生的有关数据及结构以文件形式保存在工程师站。经联编后生成供系统运行使用的数据文件，通过专门的装载命令，可将这些数据文件装入系统服务器、操作员站和打印控制站，现场控制站和通讯服务器自动从服务器取得。操作员站是由工业PC机,CRT,键盘，鼠标，打印机等组成的人机系统，是操作人员完成过程监控的主要平台。主要功能有：工艺流程画面的监控，实时和历史趋势曲线的监视和查询；设备日志、操作日志、SOE日志和全日志的查询等；两个模块控制柜（10#站与11#站）是系统直接与现场通讯的IO处理单元，完成信息控制，运算及传输任务，其中10站主要是对预冷系统，纯化系统和膨胀机系统的控制；11站主要是对空透，氧透和氮压机的控制。1.3 控制系统应用中所存在的问题 豫光股份有限公司制氧厂总共有三套空分，其中4000空分系统,6000空分系统所用控制系统为Smartpro控制系统，对比这两套控制系统，操作人员普遍反映MACSV系统没有Smartpro系统好用，主要表现在以下几点：原先Smartpro系统中查询某个测点趋势很方便，右键点趋势即可查询当天某时段或更长时间的趋势 ，而在MACSV系统中查询某个测点趋势，右键点趋势最长一页只能显示60分钟的趋势曲线，想要查更长时间的趋势需要在专门的综合趋势中查询，并且在综合趋势中一个画面仅仅能显示24小时的趋势，这种查询方式没有Smartpro系统中查询方式好用，不能有效地发现运行中出现的异常问题。 原先Smartpro系统中有报警禁止及解除功能，在这套系统中则没有报警禁止这项功能，当测点在报警范围上下波动时，不断报警而不能去禁止，这也相当不方便。原先Smartpro系统中点击某个阀门需要输入数值时，会有数字显示面板，用鼠标点击输入数值方便且不容易出错，在 MACSV系统中点击阀门输入数值时没有数字显示面板，需在键盘上手工输入，这种输入方式出现输入错误的可能性较大。 当然，MACSV系统也有其自身的优势，如修改量程、报警上下限很方便，可以无扰下装而不影响正常生产，程序容易修改，系统容易维护等。 2. 空分各系统中DCS的应用及改进2.1 空压机系统中DCS的改进2.1.1 在空压机联锁条件中有轴位移=0.6mm这一联锁条件，根据实际工艺需要，我们在这一联锁条件中添加了60s的上升沿延时器，即空压机启动60s后轴位移这一联锁条件才自动投上，这是防止空压机启动后振动较大因轴位移而导致联锁停车事件。2.1.2 4000空分空压机曾发生过有一个主电机定子温度因线路问题导致联锁空压机而使整个空分系统停车，借鉴这一事件，我们对联锁条件加以修改，只有空压机主电机三个定子温度都达到联锁值时，才会联锁空压机，这样防止了因某一根定子温度线路问题而导致的联锁事件，同样我们在氧透和氮压机的定子温度联锁中也做了同样的修改。2.1.3 空压机启动后，放空阀、防喘振阀是要求全开的，为防止操作员不注意没有打开这两阀而出现超压、喘振问题，我们在算法组态中通过修改程序而给予保证，我们在程序中增加了两阀在失电情况下自动跟踪到100且禁止改动值，并且只有在空压机启动后，两阀才能得电操作。这从根本上保证了空压机启动时两阀门处于全开状态。2.2预冷系统的控制及改进预冷系统有两个联锁条件，当空气出空冷塔压力=1400mm,会联锁停泵，根据实际需要我们添加另外一联锁功能，即当预冷联锁发生时，同时联锁空压机三个阀门，送气阀全关，放空阀和防喘振阀全开，这样可以使空压机成为一个独立的系统，但需要注意的是预冷系统投入联锁之前需要先解锁，电器上并没有设置解锁功能，我们通过做了一个解锁按钮即复位键来解决这一问题，投入联锁之前先要点复位按钮，否则会引起联锁停泵，导致空压机送气阀全关，放空阀和防喘振阀全开。2.3 纯化系统中DCS的改进纯化系统再生流路三个阀门是自动调节阀分别为加温阀v1212,冷吹阀v1213、泄压阀v1214、其中加温、冷吹、泄压三个阀门再生流量的工艺指标是12000 m3h，在试车期间，我们发现，分子筛再生过程中阀门切换时再生气的流量波动非常大波动范围为14500 m3h7550 m3h，严重影响了主塔的稳定，为此，我们通过编程使用折线函数来解决这一问题，在几分钟内阀门开到合适的开度，具体如下图所示，通过不断的摸索修改，阀门设置的开度也到了合适的位置，阀门在切换时，再生气的波动小了很多，12200 m3h11500 m3h，基本上实现了预期效果，同理，两个均压阀v1222、v1223,两个泄压阀v1210、v1211进行均压、泄压时我们也是通过折线函数来解决，这样做的目的是尽可能使气量平稳，不会出现忽大忽小的波动，对工况的稳定起到了积极的作用。第5步和第15步阀门设置参数 泄压阀到加温阀的切换HV1214353020000HV1214秒030456060180HV121202535505050HV1212秒0204060120180第7步和第17步阀门设置参数 加温阀到冷吹阀的切换HV1212403535000HV1212秒0306090120180HV121303035454545HV1213秒0204060120180第9步和第19步阀门设置参数 冷吹阀到泄压阀的切换HV1213352515000HV1213秒020256060180HV121402030404545HV1214秒010203060180 均压阀v1222在15分钟内阀门开度的调节HV12222832363848100HV1222分钟03691315 均压阀v1223在15分钟内阀门开度的调节HV12232832363848100HV1223分钟03691315 泄压阀v1210在7分钟内阀门开度的调节HV1210204578100100100HV1210分钟024567 泄压阀v1211在7分钟内阀门开度的调节HV1211204578100100100HV1211分钟0245672.4对膨胀机油泵程序的改动 启动油泵前必须通入密封气，否则会使油串入气中，我们在程序中修改使能做到若不通入密封气则启不了油泵，只有膨胀机增压端，膨胀端密封气压力都=0.2MPa,才能启油泵，这又出现了另外一种情况，油泵已经启起来了，这时还未启膨胀机，若密封气压力又0.2MPa,怎样保证油泵停而不使油串入气中呢，对此我们新加入了停油泵条件，下图为膨胀机油泵控制逻辑新加入停油泵条件SO401ASTU 1#油泵状态 MA1 手自动转换MO 手动启MC 手动停 SIAS401A 膨胀机转速 PIA407A 增压端密封气压力 PIA408A 膨胀端密封气压力 ET_PUMP 中间变量 当密封气压力低于0.2MPa且未启膨胀机转速=1000时，此时 ET_pump得到信号，MA1(自动状态)失效，转为手动状态，即MC1(手动停油泵)得到信号，会自动地发出一个停油泵信号，不需人工点停油泵按钮。这样就防止了因密封气压力低而造成的油串入气中的情况。2.5 氧透程序的改动 氧透是重要设备且氧透程序是经检验成熟的程序，一般不赞成对其改动，但又考虑到实际的工艺要求，根据所遇到的情况我们也对其进行某些修改，考虑到氧透运行我们所取的是电机信号，如果因某些故障电机状态信号没了，按原先程序认为主电机已停，走重故障停车程序，但如果是假信号使电机状态信号没了呢，为此我们新加入了一段程序，当电机信号没时，程序将设置v3302、v3303、v3304、v33099(v3302是中压回流阀v330