GE Fanuc iFIX在吸附分离旋转阀自动控制系统中的应用

GEGE FanucFanuc iFIXiFIX 在吸附分离旋转阀自动控制系统中的应用在吸附分离旋转阀自动控制系统中的应用 发布时间 2010 11 29 1 1 工艺概况工艺概况 对二甲苯吸附分离装置吸附塔的工艺采用 UOP 吸附分离法 为解决其连续操 作 采用模拟吸附移动床的工艺原理 即以固定床的形式来模拟实现移动床的 操作 也就是说保持床层位置固定不变 使各种物料的进出口的位置按一定时 间间隔和顺序沿吸附塔各床层自上而下地实现周期性地移动 使固定床层模拟 为移动床层 各种物料进出口位置的移动 UOP 通过一个特殊设计的旋转阀来 实现 旋转阀是一个特殊的物料分导阀 能同时将七股物料分别导入吸附塔内不同床 层和从不同床层导出之 使物料连续不断地通过旋转阀于是可以连续得到产品 2 2 系统简介系统简介 旋转阀及其控制是吸附分离装置的最关键部分 其控制系统的水平和可靠性直 接影响到对二甲苯产品纯度 收率和整个芳烃装置的稳定运行 旋转阀自动控制系统 2002 年由清华大学开发研制 由两部分组成 上位操作 站和下位控制站 上位操作站操作系统为 FIX7 0 软件 主要监测旋转阀的状态 操作站画面显示 系统总貌图 报警一览表 动态模拟图 实时 趋势 历史趋势 网络流 工艺计算 PV 切换 回路信 息汇总 区域转换控制 仪表系数修正 等画面 下位控制站采用了 西门子的 S7 300PLC 下位控制站接收上位机的操作指令 自动执行控制程序 控制转阀的步进 随着自控水平不断提高 工艺生产对系统安全性 通用性和易用性的要求也逐 步提高 原转阀系统控制功能已不能更好的满足工艺要求 在实际使用过程中 也发现系统设计存在不完善之处 如对透平流量计故障等突发紧急事件系统自 动应变功能不强 需要工艺人员手动操作 易对生产造成影响 同时在系统安 全 先进控制方面也需要加强 因此在 2005 年芳烃装置停车大修之际 对转 阀系统进行升级改造 将上位软件升级为 GE Fanuc iFIX 版本 更易于扩展和集 成 为工艺生产过程创建高性能的过程窗口 同时把相关的下位机程序进行合 理的修改和增加新的功能 可以更精确地监视 控制生产过程 并优化生产设 备 以便更好的满足生产的需求 系统图如下 3 3 旋转阀控制系统功能配置旋转阀控制系统功能配置 3 13 1 系统配置系统配置 上位机操作员工作站采用 DELL 工控机 2 台 CPU2 0GHZ 内存 256M 40G 硬盘 软件部分 操作系统为中文 Windows2000 Pro SP4 及 IFIX3 5C 软件 下位控制站采用了西门子的 S7 300PLC PLC 通过 PROFIBUS 和上位操作站相连 接 所有的 PLC 模块安装在两个机架上 3 23 2 采集参数 采集参数 频率量输入 6 路 模拟量输入 16 路 模拟量输出 8 路 开关量输入 床层 24 点 区域 7 点 伸出到位 1 点 缩回到位 1 点 开关量输出 报警 2 点 伸出指令 1 点 缩回指令 1 点 内部步进计数 开关量 24 点 区域 7 点 内部步进计数显示 0 200 分辨率 20 毫秒 基本工艺参数 Vs Vw Va Vl CA AFA L2A L3A L4A F ABC ABB 基本负荷设定值 FF FX FD FE FH FK FT 3 3 实现功能 3 3 13 3 1PIDPID 控制功能控制功能 上位机操作员工作站的操作画面上的 PID 控制回路设置了两个切换键 自动 手 动 远程 本地 自动 是控制器根据设定值 SP 和测量值 PV 的差值自动超 减小偏差的方向 开大或关小调节阀 使得偏差最终为 0 手动 则由操 作人员直接操作 MV 控制调节阀的开度 在 自动 状态下 控制系统的控 制质量与 PID 的参数设置有直接关系 特别是当阀门开度比较小时 系统的广 义对象的增益比较大 此时 PID 参数的 KP 应该相应减小 否则系统会出现不 稳定 操作人员遇到此情况应切到 手动 控制 请仪表技术人员进行 PID 参 数设置 在 手动 状态下 本地 的 SP 跟踪 PV 而 远程 的 SP 则不跟踪 PV 当切换 自动 时 应手动调整 PV 与预期的 SP 尽量接近 远程 是指 PID 控制器的设定值 SP 来自于 iFIX 监控软件对工艺系统负 荷情况的计算值 而不能由本机控制面板的 SP 拉杆控制 本地 则其 SP 是来自于本机 由控制面板的 SP 拉杆控制 对旋转阀的控制的 特点决定了在正常生产状态下 各个控制器必须工作在 远程 状态 该功能 类似于先进控制系统 APC 功能 3 3 23 3 2 工艺计算功能工艺计算功能 iFIX 监控软件的 工艺计算 画面提供装置负荷的计算功能 一般操作员无 法进行工艺计算 而仪表操作员和工艺工程师 系统管理员则具备这个权限 后者可以在输入参数中作出更改后 点击 工艺计算 按键 系统将自动计算 负荷值 并显示在计算结果一栏中 FF FT FK FH FX FD FE FR 分别表 示计算得到的进料 F 的流量 步进时间 T 步进时间常数 K 循环液 X 的流量 解析剂 D 的流量 抽出液 E 的流量以及抽余液 R 的流量 也可以对计算结果 作直接负荷修改 如果计算完毕之后想采用新负荷 则点击 采用新负荷 的 按键 将弹出一个对话框 询问是否立即采用新负荷 如果想立即采用新负荷 键入 Y 则计算结果将会被当作新负荷使用 否则 键入 N 该功能充分体现 了 iFIX 监控软件的 VBA 的强大计算功能和灵活性 转阀控制系统的特点是 6 股流量控制密切相关相互影响 且与步进时间 T 2 区流量 K 相关 因此一般使用工艺计算就可以完成 6 股流量即 K T 值的设定 等需要对 F X D E H K T 七个参数中的个别参数进行修改时 可以直接 修改 FF FX FD FE FH FK FT 然后按采用新负荷值 3 3 33 3 3 报警信号处理报警信号处理 报警一览 画面提供所有报警信息和确认报警的手段 在报警信息一览表中 操作员可以看到每一个报警信息 包括开始日期 开始时间 节点 数据库的 点名 状态 数值 描述等 新的报警以红颜色区分 并且闪烁 已确认的报警 在现场的点未恢复正常的情况下变为紫色 并且在 ACK 栏中以 为标 记 已确认的报警如果现场的点恢复正常 则自动从报警一览表中删除 并且我 们通过 iFIX 软件 VBA 编程使工艺操作员能调用察看 Dynamics Alarm 目录下的 报警信息 3 3 43 3 4 系统安全方面存在隐患的改进系统安全方面存在隐患的改进 原系统当高权限用户进行控制系统修改设置以后而未及时退出时 系统画面无 任何提示 让人难以察觉 因此工艺人员操作时 极易造成超权限操作 可能 诱发事故发生 严重可能会造成装置停车 此次改造加强安全管理 通过 iFIX 软件 VBA 进行编辑 每个画面增加用户名显示 并设定重要操作画面退出时 系统控制权限会自动退到工艺操作员权限 有效避免误操作的发生 3 3 53 3 5 动态模拟图动态模拟图 动态模拟图 模拟转阀床层的移动 转阀每步进一次 该画面也相应的转动 一次 在画面上可清楚地观察到各股进料的位置及泵送环路所在的区域 在该 画面上方显示有当前系统的区域位置 床层位置 步进时间 在画面的两侧显 示有进料 循环液 解吸剂 抽出液 冲洗液 泵送环流等各物料的设定值 孔板测量和透平测量瞬时值 3 3 63 3 6 报表功能报表功能 原系统只有控制功能 没有报表打印等功能 因此工艺人员需花费大量时间对 重要参数进行进行累积和计算 此次增加报表打印画面功能 将吸附分离中一 些重要的工艺参数的班平均值 日平均值 月平均值以报表形式输出打印 进 一步实现了自动化管理功能 4 4 结束语结束语 旋转阀系统中任何环节的误动作都将最终影响产品对二甲苯的质量 实现对旋 转阀的准确 可靠的控制是保证产品产量和质量的关键所在 因此 GE Fanuc iFIX 监控软件在旋转阀自动控制系统的应用 使工艺操作人员通过计算机就可 采集生产现场各类仪表 工艺状态信息 实现对旋转阀进行准确 可靠的控制 保证吸附分离装置稳定运行 今后还要充分利用本系统的控制功能 充分发 挥系统自动化管理的优势 取得更显著的经济效益 ProficyProficy HMI SCADAHMI SCADA iFIXiFIX 在电厂化学自动加药系统中的应用在电厂化学自动加药系统中的应用 发布时间 2010 11 26 一 概述一 概述 化学水处理系统是火电厂的主要辅助系统之一 它与电厂生产过程密切相关 其正常运行是保证机组可靠 稳定运行的重要条件 因此如何可靠 有效地对 其进行监控十分重要 这就要求监控系统能及时准确地反映水质情况 近年来 随着电厂自动化程度的提高 通过现场监控系统的数据采集 过程可视化及过 程监控功能 使得这一过程很容易的得以实现 Proficy HMI SCADA iFIX 是 GE Fanuc 职能设备软件产品家族中的一个基于 Windows 的 HMI SCADA 组件 提 供了生产操作的过程可视化 数据采集和数据监控 ProficyHMI SCADA iFIX 可 以精确地监视 控制生产过程 在此基础上通过网络连接和数据库共享 可实 现化学加药系统水汽品质参数的全厂数据共享 二 加药系统工艺简介二 加药系统工艺简介 化学自动加药系统主要用于电厂给水 炉水 凝结水 闭式冷却水及废水的水 质调节 是通过投加化学药品 氨 联氨 磷酸盐等 到相应的管道中 通过一 系列的化学反应 控制电厂用水的酸碱度 离子浓度等参数 达到控制水质 保护运行系统中的管路和设备的目的 典型的加药装置在电厂中应用如下图 化学自动加药控制系统接收来自取样系统的水质分析信号 通常是 4 20mA DC 的电流信号 并把该信号送进加药系统的控制仪表或 PLC 系统 经控制仪表 或 PLC 进行数据整定和 PID 运算 输出控制信号调节计量泵的冲程或转速达到 调节加药量的目的 药品加到补水母管中 经过一系列的化学反应达到调节水 质的目的 水处理系统在加药点后一定距离设取样点 通过取样装置上分析仪 表进行水质分析输出取样信号反馈到化学自动加药控制系统 形成一个闭环控 制系统 以达到精确控制电厂用水水质的目的 在该系统中可编程控制器主要 完成计量泵 搅拌器 电动阀等设备的监控 连锁保护 溶液箱的液位及运行 参数的监测 以及取样系统的数据采集 分析 处理功能 三 控制系统结构三 控制系统结构 本系统中分成三级网络结构 由就地 PLC 和就地工作站以及交换机构成了车间 级的局域网络 PLC 下位机主要负责加药系统以及汽水取样系统的数据采集及 控制 由控机构成的就地工作站 在该工作站上运行 Proficy HMI SCADA iFIX 组态软件 实现加药系统及汽水取样系统集中监视 管理 模拟量控制 自动顺 序控制 组态及远程监控操作 两台交换机及光电收发器构成的通讯接口部分 该部份负责提供化学加药及汽水取样控制系统与电厂辅网的通讯接口 通过该 接口接入由各个车间的局域网构成的电厂辅网系统 最后由辅网与其它网络系 统构成整个电厂的厂级网络 所有的网络系统均采用双网冗余热备 所有网络 结构均采用 100 TCP IP 协议冗余光纤以太星形网的网络结构来完成 系统的详 细配置参见下图 四 硬件配置四 硬件配置 1 就地工作站 为了满足工艺过程的控制要求 就地工作站采用了工业控制计算机 2 PLC 系统 1 主站 两个主站配置相同 2 RIO 从站 2 3 RIO 从站 3 五 软件组态五 软件组态 就地工作站的监控软件采用 Proficy HMI SCADA iFIX 组态软件开发 通过数据 库驱动的配置 它可以直接读写 PLC 所有的变量 对采集到的实时数据进行监 控 它可以连续监视设备 就设备任何故障的报警以文字 图形 声音等方式通 知操作人员 它还可以将报警信息 登录信息 交接班信息等写入数据库中 以 备日后查询 化学加药监控系统有如下功能 1 工艺系统图 该画面通过编程实现动态模拟显示化学加药系统的药品配制 及投加过程 对整个生产过程中的计量泵 搅拌器等设备的手动 自动控制 并完成对加药处理过程中的水汽参数的在线监测功能 对生产过程中的反馈信 息做出及时的分析处理 组态图参见附图 2 系统登录及操作权限 在控制系统的组态时 由于就地监视器具有工程站 和操作员站的功能 把用户进行了分组 把所有的用户分成两组 即工程师组 和操作员组 每个组下包含不同数量的用户 每个用户设置自己专用的密码 工程师组和操作员组具有不同的使用权限 工程师组具有系统编程及组态 添 加删除操作员用户 配置系统功能等权限 每个操作员操作系统时 首先要根 据自己的用户名和密码进行登录 由于电厂实行三班运转的机制 每个操作员 登录后只有 8 小时的操作权限 超过 8 小时后自动注销 防止忘记注销引起的 误操作 操作员的权限只限于设备的运行操作 无权对系统组态及退出当前的 运行系统 另外 在本工程中采用了两级网络控制 即就地车间网络控制和辅 网控制 辅网控制权限高于就地控制 当系统处于辅网控制状态下 就地工作 站只能监视设备的运行状态 而无权对设备进行操作 3 报警记录 实时地发出所有发生故障的参数的声光报警 提醒值班人员采 取相应的措施 在报警一览表中可进行确认单个报