DCS控制系统在承钢焦化项目的应用.pdf

3 2 燃料与化工 F u d C h e m i c a lP r o c N O V 2 0 1 2 V 0 1 4 3N o ：6 D C S 控制系统在承钢焦化项目的应用 薄月宏 寇国强 刘献国刘雪松关键 ( 河北钢铁集团承德分公司，承德0 6 7 1 0 2 ) 摘要：详细介绍了A B BI n d u s t r i a l 丌D C S 控制系统的原理、特点及系统构成。利用D C S 控制系统的控制功能进 行P I D 调节、串级调节、比值调节、分程调节等妻现了精确控制，满足了工艺的要求。对生产设备的各级连顿进 ，I 行了严格控制，有效避免事故发生，通过丰富的报警信息为故障处理提供分析决策依据。 关键词：D C S 控制系统过程控制调节 中图分类号：T Q 5 2 2 1 6 文献标识码：B 文章编号：。1 0 0 1 - 3 7 0 9 ( 2 0 1 2 ) 0 6 - - 0 0 3 2 - 0 3 A p p l i c a t i o no f D C Sc o n t r o l s y s t e mi nC h e n g s t e e i B oY u e h o n gK o uG u o q i a n gL i uX i a n g u oL i uX u e s o n gG u a nJ i a n ( C h e n g s t e e l B r a n c ho fH e b e iI r o na n dS t e e lG r o u p ，C h e n g d e0 6 7 1 0 2 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：T h ep r i n c i p l e 。f e a t u r e sa n ds y s t e mc o m p o s i t i o no fA B Bi n d u s t r i a l 丌D C Sc o n t r o ls y s t e ma r ed e s c r i b e di nd e t a i l T h ec o n t r o lf u n c t i o no fD C Sc o n t r o ls y s t e mi su t i l i z e dt oc a r r yo u tP I Da d j u s t m e n t ；c a s - c a d ea d j u s t m e n t ，r a t i oa d j u s t m e n t ，a d j u s t m e n ti nr a n g ee t c ，t h u st h ea c c u r a c yc o n t r o li sr e a l i z e da n dp r o - c e s sr e q u i r e m e n ti sm e t T h ei n t e r l o c k i n ga tv a r i o u sl e v e l so fp r o d u c t i o ne q u i p m e n ti sc o n t r o I l e ds t r i c t l yS O a st oa v o i d a c c i d e n to c c u r r i n g T h r o u g ht h er i c ha l a r mi n f o r m a t i o n + t h ea n a l y t i c a la n dd e c i s i o n - m a k i n g b a s i si sp r o v i d e df o rt r o u b l er e m o v a l K e y w o r d s ：D C Sc o n t r o ls y s t e m P r o c e s sc o n t r o lA d i u s t m e n t 承钢焦化二期项目采用A B BI n d u s t r i a l FD C S 分散控制系统对生产进行控制，对于工艺所需要的 各种操作参数均射至计算机控制系统，并视其重要 程度分别进行指示、调节、记录、积算、报警及连 锁等，实现过程控制、顺序控制和逻辑控制功能。 iA B BI n d u s t r i a l 盯D C S 控制系统介绍 A B BI n d u s t r i a l 盯D C S 控制系统是一种全能综合 型开放控制系统，该系统融传统的D C S 和P L C 优 点于一体并支持多种国际现场总线标准。具备D C $ 的复杂模拟回路调节能力、友好的人机界面及方便 的工程软件，同时具有高速逻辑和顺序控静j 性能。 系统既可以连接常规I O ，又可连接P r o f i b u s 、F F 、 C A N 、M o d b u s 等各种现场总线设备。 ! 系统分为操作管理级和过程控制级。在操作管 理级上不仅能实现传统的操作和监控功能( 操作、 显示、打印、趋势显示和报警) ，而且还能完成系 收稿日期：2 0 1 2 - 0 5 1 6 作者简介：薄月宏( 1 9 7 6 - ) 。男，工程师 统硬件诊测及不同系统间数据交换等功能。过程控 制级能实现包括复杂控制在内的各种回路调节 ( P I D 、比值、S i m i t h 等) 、高速逻辑控制、顺序控 制以及批量间歇控制功能。 过程控制站内部通讯采用国际标准现场总线 现场控制器支持P r o f i b u s 等各种现场总线。操作管 理级和过程控制级之间的系统通讯由D i g i N e t S 网 络( 工业以太网I E E E 8 0 2 3 标准) 实现。 ，系统工程组态非常方便，组态语言提供了功能 块图( F B D ) 、梯形图( L D ) 、指令表( I L ) 和顺序 功能图( S F C ) 、结构化文本( S T ) 等图形化组态 方式。系统包含2 2 0 多个功能块的算法库和具有 2 0 0 多个图形符号的基本图库及内含大量3 D 图符 的扩充图库。 系统使用同一套组态工具软件C B F 完成过程 级、操作级、现场总线仪表的组态和调试。使用简 单方便。 万方数据 2 0 1 2 年1 1 月 第4 3 卷第6 期 燃料与化工 F u e l C h e m i c a lP l 哟e B o e s3 3 P s ( 现场控制器) 是基于开放的国际标准 F i e l d b u s ( 现场总线) 技术的工业控制器，现场过 程仪表可直接或借助于F i e l d b u s 远方I O 经由现场 总线与P s 进行数字通讯。从而节省电缆和施工费 用。P s 内部提供2 2 0 多种功能模块，任何复杂控 制方案均可由这些功能块组合实现。 系统有很强的伸缩性，单一系统支持1 1 0 0 个控制站及9 个操作员站。每个控制站最大可支持 1 2 个I 0 模块。 2D C S 控制系统在承钢焦化厂的应用 承钢焦化二期项目中采用了A B BI n d u s t r i a F r D C S 控制系统分别在焦炉系统、鼓风系统、酚 氰废水处理系统及化产回收系统中实现对现场设 备的数据监视、控制、报警、连锁等生产过程控 制。其中酚氰废水处理系统是鼓风系统的远程站。 2 1 系统硬件配置 在承钢焦化二期项目中，各控制系统均采用冗 余控制器A C S O O F 。下挂$ 8 0 0 系列I O 模块。控制 器由现场控制器主单元P M 8 0 2 F 、电源模块 S A 8 11 F 、通讯模块F 1 8 3 0 F 和1 0 B A S E T 、以太网 模块E 1 8 1 3 F 组成，每套系统都实现了控制器冗余、 电源冗余和通讯冗余。系统实时检测模件和网络的 工作情况，如有故障将自动切换，保证了系统的整 体可靠性。 2 2 系统软件配置 W I NX P 3 专业版操作系统、D i g i V i s CV 9 1 中 文版( 含加密狗) 、C B FPV 9 1 专业软件、C o m 。 b i V i s CV 9 1 ( 用于二合一软件的D i g i V i s ) 及D D E O P C 通讯软件等。 2 3 主要控制功能 焦化工艺比较复杂，集冶炼、化工于一体。对 于各阶段中的温度、压力、流量、液位等检测控制 参数利用D C S 控制系统的控制功能进行P I D 调 节、串级调节、比值调节、分程调节等实现了精确 控制，满足了工艺的要求，对生产设备的各级连锁 进行了严格控制 有效避免生产事故的发生。另 外，通过丰富的报警信息为故障处理提供分析决策 依据。现将主要控制功能介绍如下。 1 ) 连锁控制。从生产运行安全考虑，控制系 统提供了多种逻辑算法来满足生产需要，如煤气鼓 风机的连锁控制。鼓风机是焦化生产中重要的设备 之一，焦炉产生的荒煤气通过鼓风机才能进入到化 产系统进一步回收副产品，鼓风机在焦化工艺流程 中起着承上启下_ 的作用，需确保其稳定运行。为 此，在控制系统中针对鼓风机进行了连锁控制。通 过鼓风机各部位温度、润滑油压力轴位移等连锁 条件有效保证鼓风机安全可靠运行。并在流程图中 设计了各连锁条件的投入廨除按钮、方便仪表维 护人员在不停机的情况下及时排除故障。 2 ) P I D 调节控制。焦化生产特别注重过程控 制，P I D 调节控制在系统中被大量应用。如初冷器 出口煤气温度自动调节。初冷器出口煤气温度高则 煤气中的萘含量会超标，影响洗涤塔的稳定运行； 温度低会造成煤气过冷凝，导致初冷器阻力增大。 同时增大了制冷水量。能耗增加。通过调节初冷器 下段制冷水流量。将初冷器后煤气温度控制在2 l 2 2 ，从而达到温度控制的目豹o t ：” 3 ) 串级、比值调节控制。为了满足函艺需要。 在系统中应用了串级、比值调节，如在氨盼解硫回 收单元为了提高硫磺回收率应用串级调等翳氨分解 硫回收单元主要是将煤气中的硫磺提取出来。? 从脱 酸蒸氨单元出来的酸气中含有大量的硫磷。涵酸气需 要进入克劳斯炉进行焚烧。酸气在克劳斯炉与空气 发生反应会产生H 2 S 和S O ：。H 和S 啦在两鳖化剂 的作用下发生反应。化学方程式如下：鬻： 2 H 2 S + S 0 2 = 3 S + 2 H 2 0 从方程式可看出只有当H 2 S 与S 啦钧地菹达到 2 ：1 时才能产生最多的单质硫。为了提高奠磺回收 率，在克劳斯炉尾气管道上安装尾气分柝仪r ( H 2 S 、 S O ：含量比值分析仪) 。该比值与进入克劳嘶炉的 空气量进行串级调节通过调节控制入炉空气量使 H 舞、S O ：比值无限接近2 ：l ，从而使硫磺回收率 达到最高。 2 4 显示和操作 系统操作非常方便，界面友好。一些P I D 参 数、连锁的投入解除都可以在流程图上直接操作。 为了方便各个单元开工、调试、调节，可根据岗位 人员要求自定义显示组和操作组。 2 5 报警系统 控制系统制作了专门的报警画面。显示报警记 录，并可以对报警记录进行实时或定时打印。系统 不仅对温度、流量、液位、压力等提供报警，而且 对设备的开、停都做了声光报警。并且在流程图上 模拟设备运行状态，非常逼真。 2 6 信息采集， 万方数据 燃料与化工 F u e l C h e m i c a lP r o c e s s e s N o v 2 0 1 2 V 0 1 4 3N o 6 信息采集包括报警记录和历史趋势的采集。历5 ) 为避免组态内容改变后重新下载停控制器 史趋势可在硬盘上保存2 个月时间。历史趋势曲线的风险，可采用“在线修改”的方式，这样可在生 有放大、缩小、改变坐标值和测量范围等功能，能产过程中随时修改组态，不会对控制器有任何影 够有效及时地帮助工艺人员找到生产中存在的问题。响。 2 7 数据通讯 在调试串级回路过程中，通过组态不同控制点 系统提供标准的O P C 、D D E 通讯