DCS控制典型化工生产流程综合实训系统

五 五 DCSDCS 控制典型化工生产流程综合实训系统控制典型化工生产流程综合实训系统 双釜反应 双塔串联精馏连续化工流程 我们将一套间歇反应实训装置单元和两套精馏实训装置单元有机结合 组 成一套典型连续流程的化工生产综合实训装置 整套系统装置体现单元组合的 化工连续生产的流程 系统既可连续生产 又可单元操作 故障点的设置需在 单元操作中进行 DCS 控制中控室要按照标准工业化中控室建设 5 1 FYFSX A 反应釜系统 间歇反应中试装置 反应釜系统 间歇反应中试装置 系统由间歇反应釜实训设备对象 由一台蒸馏搅拌反应釜和一台中和釜组成 两釜可 独自成体系工作 通过压缩氮气输送相互倒料 反应釜采用间歇反应工作方式 钢质安装 框架 两层设计 一层平面方便操作 检修 出入 二层有安全斜梯通上并有护栏 防滑 花纹板 就地仪表电器操作台 倾角嵌入式就地计算机控制台 就地智能仪表控制上位监 控软件 以工控组态软件为平台 外置配套设备 氮气钢瓶 等组成 1 系统的特点 系统的特点 1 1 反应釜采用工业标准压力反应釜 1 2 两台反应釜即可独自成体系工作 也可串联工作 一台作为搅拌中和反应釜 不 锈钢 50 升 高径比为 1 1 2 不配置竖式分馏柱 竖式冷凝器 卧式冷凝器 耐压 0 6Mpa 夹套加热方式为电加热导热油加热方式 一台作为蒸馏反应釜 不锈钢 50 升 高径比分别为 1 2 配置竖式分馏柱 竖式冷凝器 卧式冷凝器 耐压 0 6MPa 夹套加热 方式为电加热导热油加热方式 蒸馏反应釜系统蒸馏反应釜系统 蒸馏反应釜为过程工业中常见的带搅拌釜式反应器系统 CSTR 属于间歇反应过程 反应器为标准盆头釜 反应过程为 A B C 三种物料在反应釜中经夹套加热适度的热量后 将发生复杂的化学反应 产生反应最终产物 D 及其副产物 其工艺流程图见附件一 PLC 和 DCS 控制典型化工流程过程控制综合实训对象系统流程图 釜式反应器 CSTR 是化工过程中常见的单元操作 本系统反应釜采用间歇反应工作 方式 反应釜夹套带有电加热器 导热油夹套加热 系统采用自带的小循环导热油加热系 统 夹套带有电加热器工作 中和釜实训系统中和釜实训系统 中和釜实训系统同反应釜实训系统机械结构及控制系统都一样 不同之处是 没有配 套的竖式冷凝器 卧式冷凝器 反应釜检测控制系统反应釜检测控制系统 中和釜 蒸馏釜各有一套下列检测控制系统 釜内胆温度控制 热电偶 可控硅移向调压器 釜夹套温度控制 热电偶 可控硅移向调压器 2 个高位槽流量控制 转子轮流量计 2 个高位槽液位控制 法兰式可变色液位计 釜内胆液位控制 磁翻板液位计 带 4 20MA 远传信号及高底位报警 釜内胆压力检测 压力变送器 压力定值调节阀 釜搅拌器转速控制 转速传感器 1 个变频器 釜内胆冷却盘管流量控制 涡轮 变频器 釜内胆第三种反应物料控制 柱塞计量泵 1 3 装置主管道上的连接基本上采用法兰连接 2 反应釜单元实训系统的功能 反应釜单元实训系统的功能 项目项目操作实训内容操作实训内容 开车准备开车准备 1 工艺流程图的识读与表述 2 熟悉现场装置及主要设备 仪表 阀门的位号 功能 工作原理和使用方法 按照要求制定操作方案 检查流程中各设备 管线 阀门是否处于正常开车状态 引入公用工程 水 电 油 并确保正常 装置上电 检查各仪表状态是否正常 动设备试车 开车开车 1 按正确的开车步骤开车 调节原料流量 温度 压力 搅拌转速到指定值 2 能执行换热器的切换操作 正常操作正常操作 按照指令改变原料流量 温度 压力 液位 转速等操作参数到指定值并建立正常操作 按照要求巡查各流量 温度 压力 液位 转速等操作参数并做好记录 能及时判断各指 标否正常 按照要求巡查动设备 离心泵 计量泵 的运行状况 确认并做好记录 观察正常操作时反应釜的操作状况 并指出可能影响其正常操作的因素 能按正常操作进行间歇反应的进 出料操作 能按照不同要求进行夹套 盘管 外冷却器等的换热切换 能按照不同要求进行夹套 电加热等的切换操作 停车停车 按正常的停车步骤停车 检查停车后各设备 阀门的状态 确认后做好记录 事故处理事故处理 能通过对操作参数的观察 分析了解反应釜的操作状况 在改变某些参数的情况下能及使 对系统作出调整 使反应正常进行 能对不同的控制方式进行切换 并使系统恢复稳定操作 能判断引起操作异常的原因并作出相应的处理使系统恢复稳定操作 设备维护设备维护 1 离心泵 计量泵的开 停 正常操作及日常维护 2 换热器的构造 工作原理 正常操作及维护 3 主要阀门 电动调节阀 电磁阀 减压阀 背压阀 疏水阀 的位置 类型 构造 工 作原理 正常操作及维护 各种温度 流量 压力 液位传感器的测量原理 温度 压力 液位显示仪表及流量控制 仪表的正常使用 不同形式搅拌器的结构 原理 及操作方式 控制仪表控制仪表 1 温度 流量 压力传感器的测量原理 温度 压力显示仪表及流量控制仪表的正常使用 2 控制执行装置调压器 电动调节阀 变频器的正常使用 3 了解反应釜控制时需要检测及控制的参数 检测位置 检测传感器及控制方法 监控软件监控软件1 上位监控平台软件的熟悉 了解及使用 DCS 中控中控 系统应用系统应用 DCS 集散控制系统操作技能培训 3 反应釜单元实训设备配置清单 反应釜单元实训设备配置清单 类别类别材料名称材料名称规格型号规格型号数量数量备注备注 一 设备主体 对象部分 长 宽 高 4000 2200 3200mm 钢质安装框架 两层设计 一层平面方便 操作 检修 出入 二层有安全斜梯通上并有护栏 防滑花纹板 防锈红丹底漆 喷烤漆处理 钢质 喷塑就地仪表电器操作台 含仪表 嵌入式微机位及开关位 并内含 DCS 接入口 倾角嵌入式就 地计算机控制台 就地智能仪表控制上位监控软件 以工控组态软件为平台 外置配套设备等组成 原料输送离心泵CHLF2 20 不锈钢水泵2 台 冷凝水泵CHLF2 20 不锈钢水泵1 台 计量泵 20L H 1 台 动设备动设备 填料密封搅拌器304 不锈钢 锚式和浆式搅拌桨2 台 中和搅拌反应釜 不锈钢 50 升 高径比为 1 1 2 不配置竖式分馏柱 竖式冷凝器 卧 式冷凝器 耐压0 6Mpa 夹套加热方式 为蒸汽及电加热导热油两种加热方式 1 台 蒸馏反应釜 不锈钢 50 升 高径比分别为 1 2 配置竖式分馏柱 竖式冷凝器 卧式 冷凝器 耐压 0 6MPa 夹套加热方式为 蒸汽及电加热导热油两种加热方式 1 台 均质器304 不锈钢 50 500mm1 台 原料液储罐304 不锈钢 377 600mm2 台 高位槽储罐304 不锈钢 377 600mm2 台 静设备静设备 蒸馏反应釜反应304 不锈钢 377 600mm1 台 釜蒸汽冷凝液储 罐 反应釜产品储罐304 不锈钢 400 500mm1 台 蒸馏反应釜竖式 分馏柱 304 不锈钢 76 500mm1 台 蒸馏反应釜蒸汽 卧式冷凝器 304 不锈钢列管 108 600mm1 台 蒸馏反应釜蒸汽 竖式冷凝器 304 不锈钢列管 76 500mm1 台 反应釜产品卧式 冷凝器 304 不锈钢列管 108 600mm1 台 小循环导热油储 罐 兼事故罐 304 不锈钢 377 1000mm1 台 小循环导热油膨 胀槽 304 不锈钢 250 600mm1 台 小型均化器304 不锈钢 50 500mm1 台 N2钢瓶及加压阀工业 N21 套 二 检测控制参数二 检测控制参数 变量检测机构 显示控制仪表及型 号 数量控制机构 反应釜温度 K 型热电偶 精度 1 FS 宇电 AI 519AV24 S 2 台 精度 0 5 FS 2 可控硅移相调压器或 电动调节阀 反应釜夹套温度 K 型热电偶 精度 1 FS 宇电 AI 519AV24 S 2 台 精度 0 5 FS 2 可控硅移相调压器或 电动调节阀 反应釜蒸汽冷凝液 温度 PT100 热电阻 精度 0 5 FS 宇电智能巡检仪一 台 3 反应釜压力检测 国标指针压力表和 扩散硅压力传感器 精度 0 5 FS 宇电智能巡检仪 精度 0 5 FS 1 压力定值调节阀 高位槽储罐液控制 法兰式可变色液位 计 就地 2 釜内胆液位控制 磁翻板液位计 带 智 4 20MA 远传信号 及高低位报警 智能数显表 2 反应釜搅拌器转速霍尔转速传感器 数字转速表精度 0 5 FS 2 变频调速器 原料进料流量 转子流量计 精度 1 FS 转子流量计就地显 示 1 反应原料进料流量 转子流量计 微计 量柱塞泵 精度 1 FS 转子流量计就地显 示 宇电智能调节仪 1 微计量泵 检测检测 控制控制 参数参数 冷却液流量 LWGY 15 涡轮流量 计 精度 0 5 FS 宇电智能流量积算 仪 1 高位槽储罐液位 机械平衡放料管控 制 宇电智能调节仪 2 闪光报警器AI 302M 路宇电 AI 302M 1 可控硅移相调压器 STY 380D35 1 台 变频器 FRS520 0 42 执行执行 器器 球阀 截止阀 疏 水阀 背压阀等 不锈钢一批 三 智能仪表电器控制台及计算机控制操作台三 智能仪表电器控制台及计算机控制操作台 就地智能仪表电器就地智能仪表电器 控制台控制台 钢制喷塑内安装漏电保护空气开关 电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护 同时每一组强电输出都有旋钮开关控制 保证设备安全 操作控制便捷 装有分 相指示灯 开关电源 接触器 自锁开关 塑铜线 橡套线 屏蔽线 铝合金线 槽等 就地控制计算机就地控制计算机 品牌计算机 联想双核 2 0G 内存 1GDDR2 硬盘 250G 光驱 鼠标 键盘 3 年 质保 显示器 17 液晶 全国联保 操作系统 正版 WINDOWS XP 四 计算机控制软件四 计算机控制软件 上位监控软件上位监控软件1 MCGS 工控组态软件 2 上位监控软件 以工控组态软件为平台软件 5 2 双塔精馏实训装置系统子系统介绍双塔精馏实训装置系统子系统介绍 1 主框架级平台楼梯系统 主框架级平台楼梯系统 系统为二层框架平台结构 2 1 1 双塔串联串级精馏实训系统两层平台结构框架 碳钢框架 两层设计 长 宽 高 4800 2200 3500mm 整机采用钢质安装框架 两层设计 一层平面方便操作 2000mm 高度 检修 出入 双塔串联串级精馏实训系统二层有安全平台楼梯通上并有护栏 防滑 花纹板 100X50X6mm 方钢管 50X5 角铁 60 X6 槽钢 扶手护栏 32 2 及 20 2 钢管 3mm 厚碳钢花纹板 防锈红丹底漆 喷烤漆处理 2 双塔串连串级精馏实训系统 双塔串连串级精馏实训系统 双塔串联串连精馏实训系统由一台筛版精馏塔和一台填料精馏塔组成 两塔可独自成 体系工作 也可组成串连精馏操作系统 系统组成见附件一 双塔串连串级精馏实训系统 实训对象系统流程图 2 1 筛版精馏塔实训系统筛版精馏塔实训系统 系统由筛版精馏塔精馏实训装置对象 就地仪表电器操作台 倾角嵌入式就地计算机控制 台 就地智能仪表控制上位监控软件 以工控组态软件为平台 外置配套设备等组成 装置 运行介质为乙醇 水体系 塔顶产品乙醇浓度不低于 92 筛版精馏塔实训系统装置对象 筛版精馏塔塔体 主体不锈钢 76 100 4mm 16 节塔节 带两个玻璃观测段 塔板 为筛板 冷凝面积 0 5 m2 设备总高度 3500 mm 板式精馏塔加热釜 60 升 电加热管加热 板式精馏塔塔底产品冷却器 冷凝面积 0 5 m2 板式精馏塔加料预热器 功率 1kW 板式精馏塔塔顶冷凝器 冷凝面积 0 5 m2 筛版塔原料罐 80 升 筛版塔塔底产品罐 80 升 筛版塔侧线采出罐 兼萃取剂加料罐 80 升 筛版塔塔顶产品罐 80 升 筛版塔塔顶回流罐罐 70 升 真空缓冲罐 60 升 2 2 填料精馏塔实训系统填料精馏塔实训系统 系统由填料精馏塔精馏实训装置对象 就地仪表电器操作台 倾角嵌入式就地计算机控制 台 就地智能仪表控制上位监控软件 以工控组态软件为平台 外置配套设备等组成 装置 运行介质为乙醇 水体系 塔顶产品乙醇浓度不低于 92 填料精馏塔塔体 主体不锈钢 76 4mm 不锈钢制作 带两个玻璃观测段 填料为 6 环填料 冷凝面积 0 5 m2 设备总高度 3500 mm 填料精馏塔加热釜 60 升 电加热管加热 填料精馏塔塔底产品冷却器 冷凝面积 0 5 m2 填料精馏塔加料预热器 功率 1kW 填料精馏塔塔底产品冷凝器 冷凝面积 0 5 m2 填料塔原料罐 80 升 填料塔塔底产品罐 80 升 填料塔塔顶产品罐 80 升 填料塔塔顶回流罐罐 70 升 2 3 筛板筛板 填料塔检测控制系统填料塔检测控制系统 筛板 填料塔各有一套下列检测控制系统 1 再沸器温度控制 PT100 可控硅移项调压器 智能调节仪 可手 自动切换 2 进料流量控制 精微计量泵 智能调节仪 可手 自动切换 3 回流罐液位控制 磁翻板液位计 带 4 20MA 远传信号及高底位报警 精微计量泵 转子流量计 智能调节仪 可手 自动切换 4 回流流量控制 精微计量泵 转子流量计 智能调节仪 可手 自动切换 5 塔顶产品流量控制 精微计量泵 转子流量计 智能调节仪 可手 自动切换 6 冷凝水流量控制 涡轮流量计 转子流量计 变频器 智能调节仪 可手 自动切换 7 进料温度控制 PT100 可控硅移项调压器 智能调节仪 可手 自动切换 8 进料浓度控制 电磁阀 远传红外开关发射器 6 塔板温度检测 PT100 智能数字数显变送仪表 7 塔压降检测 膜盒压力表 8 塔釜液位检测 法兰式变色液位计 2 4 冷却循环水系统冷却循环水系统 冷却循环水系统包含 304 不锈钢板制作的循环水箱 800 x500 x7000 循环水箱带一 个南方泵业生产的 CHLF2 20 0 37 不锈钢卧式单级离心泵 304 不锈钢板制作的循环水箱 1000 x800 x1000 安装在双塔串联串连精馏实训系统框架 平台底部的右侧面 2 5 就地智能仪表电器控制台就地智能仪表电器控制台 就地智能仪表电器控制台 钢制喷塑内安装漏电保护空气开关 电流型漏电保护器充 分考虑人身安全保护 同时每一组强电输出都有旋钮开关控制 保证设备安全 操作控制 便捷 装有分相指示灯 开关电源 接触器 自锁开关 塑铜线 橡套线 屏蔽线 布线 槽等 倾角嵌入式就地计算机控制台 钢制喷塑结构 嵌入式安装 就地控制计算机 品牌计算机 CPU 双核 2 0 2G DDR2 内存 硬盘 160G 以上 光驱 鼠标 键盘 显示器 17 液晶显示屏 三年质保 分析仪器 酒精比重计 玻璃分析仪器 含酒精密度全量程 气相色谱 学校自配或 选配 设备本体不含 3 双塔精馏实训装置配置清单 双塔精馏实训装置配置清单 序序 号号 主要部件名称主要部件名称规规 格格数量数量备注备注 1碳钢框架 长 宽 高 4800 2200 3500mm 1 套 两层设计 一层平面方便操作 检修 出入 二层有安全斜梯通上并有护栏 防滑花纹板 100X50X4mm 方钢管 50X5 角铁 60 X6 槽 钢 扶手护栏 1 寸及 4 分钢管 3mm 厚碳钢 花纹板 防锈红丹底漆 喷烤漆处理 筛板 同填料共用 2 原料 成品及 塔底不锈钢储 罐 377 600 mm8 个2mm 厚 304 不锈钢材料 3 真空不锈钢储 罐 250 600 mm1 个2mm 厚 304 不锈钢材料 4 不锈钢储罐回 流罐 300 600 mm 下部 锥体 2 个2mm 厚 304 不锈钢材料 5再沸器 300 600 mm2 个 3mm 厚 304 不锈钢材料 外带不锈钢包裹硅 酸铝保温棉保温 6进料预热器 108 150 mm 带上 下法兰 2 个 3mm 厚 304 不锈钢材料 外带不锈钢包裹硅 酸铝保温棉保温 7精馏塔塔体 筛板精馏塔体 主体不 锈钢 76 100 4mm 16 节上 带两个玻璃观测 段 塔板为筛板 填料 2 套304 不锈钢 76 4mm 精馏塔塔体 主体不锈 钢 76 4mm 不锈钢制 作 带两个玻璃观测段 填料为 6 环填料 8 塔顶产品列管 换热器 不锈钢 108 800mm 2 个304 不锈钢 9 塔底产品列管 换热器 不锈钢 108 800mm2 个304 不锈钢 10 冷凝水循环水 箱 800X500X700 长 X 宽 X 高 1 个304 不锈钢厚 2mm 11 管道 三通 活接 法兰 若干304 不锈钢 12 4 分铜球阀及 铜闸阀 4 分40 个永德信重型阀门 13冷凝离心水泵 CHLF2 20 不锈钢多级 低噪离心泵 1 个 0 37KW 扬程 12m 不锈钢多级低噪离心泵 电 机变频特性好 14物料循环泵WG 18 循环水泵1 个 15真空泵不锈钢 380V 2L S 1 个 旋片式真空泵 16 精微计量泵30L S6 个进料 回流 成品 计量控制 17PT100 热电阻 PT100 热电阻 德标 精度 0 5 FS 20 个 再沸器温度 精馏塔塔结 1 2 5 8 11 14 16 塔顶升气段 回流 液进口温度 进料液进口温度两个 预热器温 度 18 塔釜液位传感 器 法兰式变色液位计2 个0 600 mm 19 回流液位传感 器 磁翻板液位传感器 带 上下限报警 2 个0 600 mm 扩散硅压力传感器4 个 20 塔底及塔顶压 力 膜合压力表4 个0 20KPa 21 可控硅移相调 压器 STY380 25 带 4 20mA 控制信号输入 4 个杭州西子 22转子流量计LZB 108 个 进料 回流 成品 计量 同精微计量泵计量系 统冗余 涡轮流量计涡轮流量计1 个 23 转子流量计LZB 152 个 冷凝水流量计量 24智能调节仪AI519A7 个厦门宇电 25 智能流量积算 仪 AI708H1 个厦门宇电 26智能数显仪AI501A16 个厦门宇电 27 开关量计算机 控制器 ICP7060D1 个台湾 28闪光报警器 AI 302M 装置安全报警 1 个八通道 29 就地智能仪表 控制上位监控 软件 以 MCGS 工控组态软件为平台组态编程 30 就地智能仪表 电器控制台 钢制喷塑内安装漏电保护空气开关 电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护 同时每一组强电输出都有旋钮开关控制 保证设备安全 操作控制便捷 装有 分相指示灯 开关电源 接触器 自锁开关 塑铜线 橡套线 屏蔽线 铝合 金线槽等 31 就地控制计算 机 联想品牌计算机 CPU 双核 2 0 2G DDR2 内存 硬盘 250G 以上 光驱 鼠标 键盘 显示器 17 液晶显示屏 三年质保 32 就地控制计算 机潘台 钢制喷塑倾角嵌入式就地计算机控制台 33酒精比重计玻璃分析仪器 含酒精密度全量程 34色谱分析仪 热导式气相色谱仪 包括六通阀 色谱工作站 色谱柱 H2 钢瓶 学校自配或 选配 设备本体不含 35其它附件 4 双塔精馏实训装置系统功能 双塔精馏实训装置系统功能 项目项目基本理论及专业课程的实验教学基本理论及专业课程的实验教学 实验教学实验教学 1 了解板式 填料精馏塔的结构 熟悉板式 填料式连续精馏塔的工作原理 基本结构 及物料流程 2 通过高硼硅玻璃观察塔板上气 液传质过程全貌 学会和掌握测定筛板式精馏塔的 全塔效率和单板效率 3 可以完成全回流和部分回流各种条件下精馏操作实验 4 掌握精馏塔的操作方法 观察和测定筛板精馏塔中灵敏塔板的温度变化 5 了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数 检测位置 检测传感器及控制方法 6 学习掌握精馏塔智能仪表控制系统软硬件控制知识 实训功能实训功能操作实训内容操作实训内容 开车准备开车准备 1 工艺流程图的识读与表述 2 熟悉现场装置及主要设备 仪表 阀门的位号 功能 工作原理和使用方法 3 按照要求制定操作方案 4 检查流程中各设备 管线 阀门是否处于正常开车状态 5 引入公用工程 水 电 汽 并确保正常 6 装置上电 检查各仪表状态是否正常 动设备试车 开车开车1 按正确的开车步骤开车 调节精馏塔达到平衡点 正常操作正常操作 1 能改变进料流量 塔釜温度到指定值并重新建立正常操作 2 按照要求巡查各温度 压力 流量并做好记录 能及时判断各指标否正常 3 按照要求巡查动设备 水泵 的运行状况 确认并做好记录 4 观察正常操作时精馏塔的操作状况 并指出可能影响其正常操作的因素 5 能按正常操作调节进料流量及塔釜温度 6 能测定精馏塔的全塔效率 7 能够进行常规连续精馏操作和间歇精馏操作 单塔操作 串连操作及组合操作 停车停车 1 按正常的停车步骤停车 2 检查停车后各设备 阀门 储液罐的状态 确认后做好记录 事故处理事故处理1 会观察 分析因溢泛引起的系统操作异常并恢复至正常操作状态 2 通过玻璃视盅观察塔板上气 液传质过程全貌 分析精馏塔系统操作异常并恢复至 正常操作状态 3 可观察塔板及填料气液接触状况及塔中灵敏板温度变化 4 会观察 分析因进料温度变化引起的系统工况变化 5 会观察 分析因回流量变化引起的系统工况变化 6 会观察 分析因进料浓度变化引起的系统工况变化 7 会观察 分析因进料位置变化引起的系统工况变化 设备维护设备维护 1 设备的开 停 正常操作及日常维护 2 精馏塔的构造 工作原理 正常操作及维护 3 主要阀门的位置 类型 构造 工作原理 正常操作及维护 控制仪表控制仪表 1 温度 流量 压力传感器的测量原理 温度 压力显示仪表及流量控制仪表的正常 使用 2 控制执行装置变频器 调压器的正常使用 3 了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数 检测位置 检测传感器及控制方法 监控软件监控软件1 上位组态监控平台软件的熟悉 了解及使用 DCSDCS 中控中控 系统应用系统应用 DCS 转接卡 本系统留有 DCS 集散控制系统备用接口 方便以后系统扩展 5 3 SunyTDCS9200 DCS 中控室系统中控室系统 1 DCS 中控室概述中控室概述 本项目设置一个独立的总控制室 所有需集中的控制信号均接至 DCS 控制站 控制室 内配置有工业操作台 计算机 DCS 控制柜 网络部件 投影仪和液晶显示屏等 DCS 自动控制系统主要由三大部份组成 一部份是起控制作用的全套自动化装置 另 一部份是受自动化装置控制的被控对象 最后是起到控制系统和对象之间信息联系的控制 网络 因此 建设一个装备先进的全套自动化装置控制及网络系统是自动化的首要保证 分散控制系统 DCS Distriduted Control System 是集计算机技术 控制技术 通 迅技术和 CRT 技术为一体的综合性高技术产品 具备控制对象任意组合 为连续或间歇过 程提供任意度的分散控制 具有功能多样化 操作简便 系统便于扩展 维护方便 可靠 性高 便于与其他计算机联用等特点 因此 本项目采用正泰中自公司的基于 100M 工业以 太网及 PROFIBUS DP 总线的 SMART PRO 集散控制系统为系统自动控制基础装置 整套 DCSDCS 中控室中控室系统完全按照工厂实际生产状况并结合教学实训的要求进行工程化设 计 DCS 控制典型流程化工生产综合实训系统的核心思想 1 1 实训基地现场被控单元实训基地现场被控单元 化工总控工培训与竞赛装置 常减压精馏实训装置系统及 HDU 3000 2 过程控制系 统 1 2 DCS 控制系统简要描述控制系统简要描述 整套系统分为 DCS 控制柜 DCS 现场控制站系统 DCS 工程师站 操作员站 2 DCS 控制系统控制系统 采用浙江正泰中自控制工程有限公司的基于 100M 工业以太网 SunyTDCS9200 集散控制系 统 2 1 基于基于 100M 工业以太网工业以太网 DCS 控制系统控制系统 系统主要由六部分组成 DCS 控制柜 现场主控单元 远程 I O 单元 工程师 操作员 站 DCS 控制软件及网络部件 2 2 系统拓扑结构图系统拓扑结构图 2 3 DCS 控制柜控制柜 标准电器 DCS 控制柜 长 宽 深 2000 800 650mm 内安装漏电保护空气开关 电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护 配置带钥匙的电源启动控制回路和多组保险丝 同时每一组强电输出都有旋钮开 关控制 保证设备安全 操作控制便捷 装有分相电压 表 指示灯 开关电源等 现场控制站包括主控单元 集线器 光端机 I O 模块 电源模块等四个部分 如下图 所示 I O 组件安装在机柜的正面 如图所示 它是以插件箱 总线底板为固定结构 在底 板上插入系统电源模块和各种 I O 功能模块组成 系统电源模块为各个 I O 模块数字部分 提供 DC 5V 电源 系统电源模块为冗余配置 I O 模块完成实时数据的物理 I O 功能 它 由 I O 功能板 I O 调理板和安装在机柜背面的的 I O 端子板组成 I O 端子板则是现场信 号的连接板 它与 I O 调理板之间用扁平电缆实现互联 系统电 源模块 I O模块 风扇组件 交流电源 配电盘组件 I O组件 现场电 源组件 现场电 源模块 集线器 光端机 主控单元 风扇组件 现场电源 配电盘组件 I O端子板 2 4 D 远程远程 I O 单元单元 远程 I O 单元 通过线缆同控制对象上的检测 传感 执行装置相连 获取底层对象 检测传感信号 执行控制执行信号 具备如下特点 采用现场总线通讯协议 通讯速率达到 1 5Mbps 支持实时的状态显示 可实时显示本模块的运行状态和通讯状态 支持带电插拔 在系统加电的情况下插拔本模块 不会影响系统的正常运行 也不会损坏 本模块 周期性的故障检测 定期检测模块自身 CPU 的工作状态 一旦 CPU 出现故障 在保证安全 的前提下 WATCHDOG 电路可使模块复位 具备较完备的保护功能 这些保护功能包括 通道电流过载保护 DC24V 反压保护 通讯 线钳压保护 通道过压保护 2 5 现场主控单元现场主控单元 1 工程师站下装的组态控制程序在现场主控单元运行 2 现场主控单元采用正泰中自的 FM801 主控单元现场主控单元内装 PROFIBUS DP 通 讯卡 通过同带 PROFIBUS DP 总线远程 I O 单元通讯并获取底层对象检测传感信号 发出 控制执行信号 3 现场主控单元内装以太网卡 同上位服务器计算机通讯 接受运行工程师站下装的 组态控制程序 同时现场主控单元向上位服务器发送上位监控计算机所需的控制信息 2 6 工程师工程师 操作员站操作员站 1 先期的控制组态程序在其上进行 组态编译完毕的控制程序通过服务器向下位主 控单元下装 2 人机界面监控程序在上位工程师 操作站运行 工程师站 1 台 操作员站 含高级计算站等 9 台 工程师站同操作员站的区别 工程师站同操作员站的区别 工程师站 1 工程师站是一个全权站 DCS 系统配套的所有软件都能在其上运行 2 DCS 系统配套的所有软件安装在其上 3 工程师站只有具有高权限的人 企业有关的自动化系统工程师 了解并输入 密码才能使用 4 工程师站内计算机的软件包含操作员站软件 具备操作员站的所有功能 操作员站 1 操作员站是限权站 DCS 系统配套的操作员站软件在其上运行 2 DCS 系统配套的操作员站软件安装在其上 3 操作员站只有具有低权限的人 岗位工 了解并输入密码才能使用 4 操作员站内计算机的软件不包含工程师站软件 不具备工程师站的控制组态 修改控制方案等高级功能 操作员站主要给岗位工提供有限的观测界面 报警 记录 部 分控制参数输入功能 DCS 控制系统设备在学校使用 主要是供学生学习 DCS 控制系统的使用 尤其是 DCS 控制系统软件的学习 因此每一台计算机都要既是工程师站 又是操作员站 我们提 供的软件可在每台计算机都安装 DCS 工程师站和操作员站软件 基于上述考虑 取得正泰中自自动化系统工程有限公司的支持 我们提供的软件可 在每台计算机都安装 DCS 工程师站和操作员站软件 2 7 系统网络性能指标系统网络性能指标 层次清晰的三层网络结构 函盖管理层的以太网总线 控制层工业以太网总线 现 场层总线 管理网络和系统操作层速率为 100Mbps 控制层网络速率为 100Mbps 或 10Mbps 现场信号处理 PROFIBUS DP 网络速率为 1 5 12Mbps 或 1 Mbps 硬件处理能力 控制站主控单元 CPU Pentium II 以上 带 34M 内存 其中有 2M 为 SRAM I O 信号 处理单元全部为智能结构 系统处理能力 一套系统可支持 8 个域 每个域的处理能力物理 I O 点达 10000 点 控制回路数量达 1000 个 一般模拟回路控制周期为 125ms 采用回路控制模块可达 20ms 逻辑回路控制周期为 50ms 系统图形画面分辨率为 1600 1280 响应时间 1s 数据刷新时间 1s 2 8 DCS 工控平台系统软件及工控平台系统软件及 DCS 控制实训软件控制实训软件 系统配置工程师站软件 控制器运行软件及操作员站监控组态软件软件硬件设备组态软 件 数据库组态软件 控制组态软件 图形组态软件 算法组态软件 根据用户要求完成现场设计安装 完成系统与用户已有的控制对象的连接 调试 在 DCS 工控平台系统软件基础上 我们根据学校的要求开发响应的实验控制软件 从而组成 一个完整的 DCS 过程控制系统 做到交钥匙工程 3 DCS 控制系统配置清单控制系统配置清单 表表 1 1 设备总表 设备总表 设置一个独立的总控制室 对化工生产单元中需集中的控制信号均接至 DCS 控制站 控制室内配置有工业 操作台 计算机 DCS 控制柜 网络部件 投影仪等 一个总控制室内配置独自的 DCS 现场控制站及带转角 的 4 工位 DCS 现场工程师 操作员站监控盘台系统 序序 号号 设备名称设备名称数量数量单位单位产地产地备注备注 1 DCS 集散控制系统 含机柜 控制站硬件 所有软件等 1套 杭州 言实 2 豪华 4 联体环形操作盘台1套 杭州 言实 3 工程师与操作站计算机 教师端 学生端 4套 杭州 言实 表表 2 2 DCSDCS 控制站控制站 I OI O 点数统计点数统计 序序 号号 信号类型信号类型实际实际 I OI O 点数点数 1 模拟量输入 AI 4 20Ma 1 5V 66 点 2 模拟量输出 AO 4 20mA 22 点 3 开关量输出 DO 14 点 满足化工生产单元及实训场装置 实训系统需要并有 30 富余量 表表 3 3 DCSDCS 控制站硬件清单控制站硬件清单 序序 号号 名名 称称型号 性能说明型号 性能说明数量数量备注备注 1 DCS 工业标准机柜 DCS 标准电器控制柜 高 x 宽 x 深 2100 x800 x600mm 带接地线柱 1 套工业标准柜 2 I O 机笼标准套件10 槽工业标准机笼 ST81111 套卡件机笼 3 总线底板10 槽总线底板 ST81211 套 4 数据转发卡1 块通讯卡 5 主控制单元控制模板 ST81611 套主控制卡 6 电源箱机笼1 个安装电源箱 7 系统电源组件 冗余 24V 电源模件 ST81321 套设备电源 8 24V 电源组件24VDC 电源组件 ST81341 套为传感器单独提供电源 9 散热组件ST81331 个 10 全隔离电流 AI 输入模块ST8315 66 块 66 点 11 全隔离万能 6 路 AI 输入 模板 11 个 安装模拟量输入 AI 模块 12 全隔离电流输出模块ST8321 22 块 信号输出 13 全隔离 6 路电流输