I/A S集散控制系统在老系统合成氨装置中的应用.pdfI/A S集散控制系统在老系统合成氨装置中的

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详细说明：I/A S集散控制系统在老系统合成氨装置中的应用pdf,I/A S集散控制系统在老系统合成氨装置中的应用过程控制与信息管理 32硬件配置老系统合成氨装置I/ A Series系统主要由节点总线、处理机组件、现场总线及现场总线组件组成,网络结构如图1所示: PC PC AW5111 WP5112 WP5117 cMP打印机无纸记录仪 COMP 31 ESD系统 NodeBus --L CP6101 lAMps Fielden FBI10E FBI1DE FBI10E FBI10E 268.75Kbps FieldBus 田-(四 AO DⅠI 图1/ A Series网络结构图该系统硬件特点及实际配置情况介绍如下 321节点总线( Node bus) VA Series的系统结构是按节点(Node)概念来构成的,而节点是由节点总线将称之为站( Station)的处理机组件连在一起构成的。节点总线为 Va Series系统中的各个站之间,提供高速、冗余、点到点的通讯,同时节点总线接口还利用了完善的传输出错检测技术,增强了系统的安全性和可靠性。有关节点总线的物理性质见表2。表2I/ A Series节点总线的物理性质通讯标准 TEEE 802. 3 结构形式总线信号传送方式带冲突检测的多路存取争用总线数据传输速率 10 Mbps 通讯传输介质同轴电缆传输距离 30m(若使用扩展组件传送可达300m,可用两次下挂站组件数量64个 322处理机组件( Processor Module 116 第三届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会论文集在节点上主要有四种处理机:应用处理机、操作站处理机、控制处理机和通讯处理机。 ①操作站处理机( Workstation Processor) 操作站处理机作为系统站和操作员之间的接口,在用户和所有系统功能之间提供一个界面,并视频监视器上作显示。除视频监视器外,连到操作站处理机设备还可以包括触摸屏幕、鼠标或球标、工程师键盘和组合键盘,以提供命令和数据输入本系统配置有6台WP51D型操作站处理机(W5112~WP5117),其具体配置为: CPU:64位U1 tra SPARC RISC芯片,时钟频率370Mlz 内存:256MB CD-RoM:40倍速硬盘:8.4GI 软驱:3.5″、1.44MB 键盘:工程师键盘、专用防水防尘操作员键盘、球标和鼠标显示器:21"S0NY彩色纯平(1600×1280分辨率) ②应用/操作站处理机( Application/ Workstation processor) AW51具有应用处理机和操作站处理机的双重功能。即可作为一个应用处理机承担网络上的服务器功能,同时又可作为一个人机接口。它可在中小型系统中充当主站的角色,而在大型系统中作为关键处理机 AW51执行与显示、生产控制、用户应用程序、诊断和组态等有关的应用功能,并同时兼有操作站功能本系统配置有1台AWP51D型应用/操作站处理机(AwW511),其具体配置与驴相同,但增加了一台磁带机(12GB、SCSI接口)。 ③控制处理机( Control processor) 控制处理机是一个可选的容错站,和与它相连的现场总线组件(FBM)一起,按组态好的控制方案对过程进行控制。它可实现连续控制、梯形逻辑控制和顺序控制等功能,完成数据采集、检测、报警和传送信息的功能。CP对对功能块的扫描周期是0.05~3600秒。实现常规调节控制的功能块有51种,实现梯形逻辑和顺序控制的模块有6种。CP具有通电自检、运行检查和监视时钟功能,一个CP最多挂64个FBM 本系统配置有3对CP60FT型容错控制处理机(CP6101、CP6102、CP6103),其具体配置为: CPU:AMDX5处理器,133MHz主频内存:8MB 处理速度:3,400功能块/秒 ④通讯处理机( Communication Processor) 通讯处理机提供了I/ A Series的站节点与Ⅵ100终端、打印机以及调制解调器进行通讯的功能。它有四个RS-423(与RS232C完全兼容的)串行接口,其异步图像速率为9.6Kbps。可连接打印机、ⅥT100字符终端、调制解调器以及PC机等。通讯处理机为用户提供下列功能: 标准的出错和报警报文打印报表和大批量打印处理报文后备终端用户接口本系统配有1台COMP11通讯处理机(含4个RS-232-C接口,用于和打印机的通讯)、1台MDG31(即 COMP31)集成处理机(用于与ESD、两台无纸记录仪之间的通讯)。另外还安装了一台16口10/100 Mbps utP 交换机实现了工厂管理网络互联。 3,23现场总线(Fie1dBus) 现场总线是一种单主站共用线申行薮据通讯总线,使用同步通讯规范,遵循EIA标准RS-485。所有现场总线的数据交换由主站启动,相连的现场总线组件都是从站(即它们仅能确认数据申请和响应命令)。完 117 过程控制与信息管理全防止了一位,二位和奇数位的出错,提供了高度的安全性。现场总线上连CP,下接现场总线组件(FBM, 即I/0卡件)。现场总线的物理性质见表3 表3I/ A Series现场总线的物理性质通讯标准 IEEE 1118 结构形式总线信号传送方式「带冲突检测的多路存取争用总线数据传输速率268.75Kbps 通讯传输介质双绞线 10m(就地方式)或1200m(远程方式) 传输距离若使用FBI,其传输总距离可达1800m 若采用光纤,其传输总距离可达20km 使用就地总线时每个CP最多可挂24个FM 下挂组件数量使用远程现场总线及FBI,每块FI可挂24个FM,每个CP最多可挂 64个FEM 本系统配置有8块FBI10E。 324现场总线组件( Field Bus module) I/ A Series系统的现场总线组件F}M,可连接到运行I/ A Series综合控制软件的控制处理机或PC机上,所有与现场总线组件之间的通讯是通过一个冗余的现场总线完成的。现场总线组件对模拟量输入/输出信号采用变压器耦合与光电双重隔离,且每路A/D和D/A转换独立,保证故障对系统影响最小。部分数字量输入/输出信号采用成对隔离的方式。现场总线组件可与I/ A Series的智能变送器通讯,并可对现场变送器供电本系统配置的现场总线组件见表4 表4FBM卡件配置清单型号规格数量 FBM010~20mA输入,8点 26 FBM02热电偶输入,8点 33 LFBM03热点阻输入,8点 FIM040~20mA输入/输出,4点 FBM05冗余0~20mA输入/输出,4点 442 FBM06脉冲输入/0~20mA输出,4点 FBM07触点/dc输入,16点 10 仁FBM41大功率触点/c输入(输出,8点 20 325机柜 A Series系统具有多种类型的工业机柜,可以安装处理机组件及设备、现场总线组件及设备、现场总线组件、电源组件、外接线端子和插座。所有机柜都具有通过机柜底部或顶部引入现场和电源接线的通道,并装有空气循环风扇进行散热。本系统配置有7个机柜(800W×800X2300H):1个主机柜、4个FBM机柜、1个继电器柜和1个配电柜。具体配置见表5。 33软件配置老系统合成氨装置I/ A Series50系列采用的是 Sun soft solaris操作系统,该操作系统基于UNⅠX 系统V版夲4(SVR4),是一种多任务操作系统。该系统配置的系统软件如下: 应用/操作站操作软件 118 第三届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会论文集操作站操作系统软件控制处理机操作系统软件 500变量历史趋势软件系统组态软件综合控制组态软件功能块访问软件系统监视软件报表软件系统管理显示软件(SMDH 表5I/ A Series机柜配置一览表编号名称规格配置内容 ME60型,第安装CP60、电源卡件、COAP11、COMP31卡件,机柜下部放置振 E0001)主机柜|1、2层为8 动监视仪,机柜供电为双路220 VAC UPS供电方式槽位 E00002 FBM机柜 ME60型,5 层12槽位/安装FM卡件和FBI卡件,机柜供电方式同主机柜 EO0005 安装96个IDEC继电器(型号:RM2S-UD,线圈电压2vDC、继电器 2.5A),3台24WDC/20A并联开关电源,及100个梅兰日兰双 E0006 柜联空气开关〔型号:CA5N∝X)用于现场电磁阀、指示灯、变送器(四线制)等供电安装70个梅兰日兰双联空气开关(型号:C45NCX),用于220VAC B0007配电柜和110VAC配电 4系统功能的应用 4工艺画面工艺画面的建立和维态是采用 FoxDraw工具软件进行的 FoxDraw是 FOXBOR0公司1996年推出的全新绘图工具。具有随意放大缩小功能、快捷工具按钮、以及丰富的图库,而且许多是三维的,可以设计出更漂亮的流程图。对于趋势组态,必须将要进行趋势组态的数据点组态到历史库中,这样才能调出历史趋势。本系统主要工艺画面有: ①流程画面:23幅 ②报警画面:9幅,共363点 ③操作组画面:27幅,共216点 ④趋势组画面:34幅,共272点 42工艺报表报表组态使用 Report Writer(报表书写器)1具软件,它的数据源来自于历史库中经过处理的浓缩数据,所以报表使用的数据必须经过历史数据库组态,要完成报表的打印必须将历史数据库激活运行。报表的种类有:时报、班报、日报、周报和月报。本系统的工艺报表有14张,共408点(均为班报)。 43控制系统 431简单控制系统 I/ A Series控制组态软件为CI0组态器。使用AN模拟量输入模玦、PID调节模块和AUT模拟量输出 119 过程控制与信息管理模玦可构成单回路控制系统,AIN模块将FBM来的测量信号进行修正、标度、报警等处理,其输出被连到 PID模块的测量输入参数MEAS。PID模块根据测量值与设定值SPT的偏差及PID整定参数的设置进行运算, 其输岀被连接到A0UT模块的输入MEAS。AOU丌T模块对信号进行输出修正后送到FBM的输出点。因此,一个简单的控制回路一般要用到AIN、PID、和A0UT三个模块(BL0CK),而且这三个相互有联系的模块通常放在一个集合中,称之为组合模块( COMPOUND) 合成一简单控制回路77套,涉及液位、流量、压力、温度等过程变量的控制 432复杂控制系统复杂控制系统是由多个不同类型的B0κK模块构成,如串级控制系统,一般由2个AIN模块,2个PID 模块和1个A0UT模块组成。合成一复杂控制系统24套: ①串级控制系统:8套分程调节系统:7套 ⑧工厂负荷控制系统:4套(水/碳比控制系统、空/碳比控制系统、一段炉岀口温度控制系统、炉膛负压控制系统) 汽包液位三冲量控制系统:3套 ⑤K-201/202蒸汽压缩机防喘振控制系统:2套 44倍号联锁系统组态逻辑联锁可采用梯形逻辑控制模块PB或计算模块CALC两种方式。其中,梯形控制逻辑是由在 cP中运行的PLB模块和在数字型的F删M中运行的梯形逻辑图所组成。当组态一个PLB模块时,除了要组态其参数,还需绘制一个相应的梯形逻辑图。梯形逻辑被执行的速度为每20~25ms处理约300个逻辑元素。 CALC计算模块提供逻辑运算、算术运算和RS触发器等功能。组态逻辑运算时会用到布尔量、整型量等参数和逻辑与、或、非等运算符。CALC模块最多50步编程。合成一装置的5台压缩机(K-102A/B/C、K-201/202)、燃烧炉F-40l/402和-部分工艺联锁的逻辑联锁系统都是采用CALC计算模块实现 45顺序控制系统 I/ A Series有专门为顺序控制和批量控制设计的的顺序控制模块,主要有5个:监视块(MON)、定时块(TIM)、独立块(IN)、非独立块(DEP)、例外块(EXC)a 合成一装置中的V-406A/B分子筛程序控制系统就采用了I/ A Series系统的顺序控制模块,并通过编程语句来实现。 5结束语改造后的仪表系统和DCS通过四个多月的运行,情况良好,达到了预期效果和改造目的,并于今年10 月份通过验收。目前,仪表自动控制率达到了96%,联锁投用率达到了82%,其中复杂控制系统,如串级控制系统、分程控制系统、压缩机防喘振控制系统、一段炉出口温度控制系统等均已投运:而重要联锁系统, 如压缩机系统、F-401/402、工艺停车联锁等均已投用;分子筛顺序控制系统亦恢复自动控制。装置在满负荷下稳步向改造后的第一个“百日红”目标迈进。这些充分显示了I/A’S集散控制系统的优越性。

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