精細(xì)化工廠DCS改造升級(jí)系統(tǒng)，精細(xì)化工廠為提高生產(chǎn)管理水平，提高企業(yè)信息化程度，現(xiàn)考慮將2#生產(chǎn)車間的生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)化改造。該車間主要生產(chǎn)任務(wù)是進(jìn)行染料的生產(chǎn)和罐裝過程。本次改造涉及的生產(chǎn)設(shè)備包括不銹鋼反應(yīng)釜1套、計(jì)量桶6套、碳鋼溶解桶1套、重氮釜2套、耦合桶6套。該部分裝置區(qū)域?qū)儆诜欠辣瑓^(qū)，設(shè)備材料不需要防爆。生產(chǎn)過程涉及到的介質(zhì)有亞硝酸鈉、蒸汽、冷卻水等物質(zhì)。目前該項(xiàng)目的生產(chǎn)設(shè)備的基建安裝、電氣安裝等已經(jīng)基本就緒，儀表安裝正在進(jìn)行中，儀表的安裝將配合自動(dòng)化改造的需要進(jìn)行。
1. 改造目標(biāo)
1.1 總體目標(biāo)
本次改造的總體目標(biāo)是：
l 提高生產(chǎn)管理水平
通過自動(dòng)化改造，使生產(chǎn)中的溫度控制、計(jì)量控制、投料控制等生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)管理的質(zhì)量。
l 提高安全管理水平
對(duì)于生產(chǎn)過程中的溫度、壓力超限提供記錄、報(bào)警、自動(dòng)連鎖處理等手段，對(duì)影響生產(chǎn)安全的環(huán)節(jié)提供自動(dòng)化處理，。
l 自動(dòng)化水平循序漸進(jìn)
考慮到企業(yè)員工對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)方式的適應(yīng)能力，因此本項(xiàng)目方案中，應(yīng)保證手動(dòng)生產(chǎn)能作為后備手段，在必要時(shí)替代自動(dòng)化的生產(chǎn)方式；
由于目前生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)基本具備手動(dòng)生產(chǎn)的功能，且可能很快將投入生產(chǎn)，因此自動(dòng)化改造要減少對(duì)生產(chǎn)過程的影響。
1.2 控制需求
l 不銹鋼反應(yīng)釜控制需求
實(shí)現(xiàn)升溫保溫、降溫等溫度控制，實(shí)現(xiàn)壓力監(jiān)測(cè)和報(bào)警。
l 計(jì)量桶控制需求
進(jìn)行稱重計(jì)量控制，并根據(jù)流量校驗(yàn)計(jì)量誤差。
l 重氮桶控制需求
對(duì)攪拌電機(jī)、物料溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警。對(duì)物料溫度超限進(jìn)行自動(dòng)冷卻處理。進(jìn)行投料計(jì)量控制。
l 耦合桶控制需求
對(duì)物料溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制和物料計(jì)量控制。
2. 控制方案
2.1 方案選型原則
l 以DCS作為自動(dòng)控制核心
根據(jù)本改造項(xiàng)目的特點(diǎn)，需要監(jiān)測(cè)和控制的對(duì)象基本都是溫度、壓力、流量等連續(xù)過程信號(hào)，而不是開關(guān)的邏輯信號(hào)，因此方案將以DCS控制系統(tǒng)作為核心。
l 配備冗余控制器提高系統(tǒng)可靠性
根據(jù)生產(chǎn)過程對(duì)可靠性、安全性的需要，將配備冗余控制器進(jìn)行自動(dòng)控制。在DCS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，該冗余控制器互為備用，一旦某個(gè)控制器出現(xiàn)故障，另一個(gè)將無(wú)擾切換投入工作，并提供報(bào)警信號(hào)，供用戶及時(shí)處理故障，并且不影響生產(chǎn)的自動(dòng)控制過程。
l 提供手自動(dòng)的備份運(yùn)行方式
所有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)通過信號(hào)分配器產(chǎn)生一分二信號(hào)，一路信號(hào)供就地監(jiān)測(cè)，另一路信號(hào)接入DCS系統(tǒng)。
凡是涉及到調(diào)節(jié)控制的閥門在管線上安排一個(gè)手動(dòng)閥和一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)手動(dòng)閥全開，由自動(dòng)閥根據(jù)DCS指令自動(dòng)調(diào)節(jié)；在全手動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，自動(dòng)閥全開，由員工調(diào)節(jié)手動(dòng)閥進(jìn)行生產(chǎn)。
凡是涉及到電動(dòng)開關(guān)的閥門，在電氣柜中安排一副開關(guān)從DCS引入的開關(guān)信號(hào)，然后通過就地控制箱上的切換開關(guān)，選擇由現(xiàn)場(chǎng)操作箱操作或是DCS控制。 2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
控制系統(tǒng)采用HPCS-4000+，高速數(shù)據(jù)總線是冗余布置的100M工業(yè)以太網(wǎng)。
系統(tǒng)配置一對(duì)冗余控制器，控制器通過I/O總線與I/O模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，獲取經(jīng)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，或者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送控制指令。
I/O模塊用于處理現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)，本系統(tǒng)需要使用的模塊有模擬量輸入（4~20mA）、模擬輸出（4~20mA）、熱電阻、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出等幾種。這些模塊都可帶電插拔，便于在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)維護(hù)。
上位機(jī)部分根據(jù)目前實(shí)際需要，配置兩臺(tái)上位機(jī)，一臺(tái)作為操作員站，負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和操作，另一臺(tái)作為工程師站，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和維護(hù)，并在必要時(shí)可以作為操作員站的備用機(jī)。
2.3 數(shù)據(jù)采集功能
數(shù)據(jù)采集 (DAS)可連續(xù)采集和處理所有與生產(chǎn)系統(tǒng)有關(guān)的重要測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一旦生產(chǎn)裝置發(fā)生任何異常工況，及時(shí)報(bào)警，提高生產(chǎn)安全特性。
DAS具有下列功能:
l 顯示: 包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、報(bào)警顯示等。
l 制表記錄: 包括定期記錄、事故追憶記錄、事故順序(SOE)記錄、首出原因記錄等。
l 歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索
2.3.1 顯示功能
1) 每個(gè)上位機(jī)畫面能綜合顯示字符和圖象信息，運(yùn)行人員通過CRT實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行過程的操作和監(jiān)視。
2) 流程圖畫面。以類似用戶的流程圖的形式，顯示過程信息，并設(shè)有操作窗口，可對(duì)任一控制回路進(jìn)行操作。
3) 每幅畫面能顯示過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)應(yīng)每秒更新一次。顯示的顏色或圖形隨過程狀態(tài)的變化而變化。
4) 提供棒狀圖和趨勢(shì)圖，幫助用戶查看過程信號(hào)的變化。
5) 可顯示DCS系統(tǒng)內(nèi)所有的過程點(diǎn)，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、中間變量和計(jì)算值。包括標(biāo)志號(hào)(通常為Tag)、說明、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等。
6) 在監(jiān)控畫面上提供操作指導(dǎo)，并由CRT的圖象和文字顯示出來。
7) 可根據(jù)運(yùn)行要求和參考用戶提供的P&ID，提供足夠和完善的用戶畫面。用戶畫面的型式與數(shù)量，可以在工程設(shè)計(jì)階段或后期生產(chǎn)階段按實(shí)際要求進(jìn)行增加和修改。
8) 標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示。提供報(bào)警顯示、趨勢(shì)顯示、成組顯示、棒狀顯示等標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示。
9) 成組顯示。在技術(shù)上相關(guān)聯(lián)的模擬量和數(shù)字量信號(hào)，可以組合成組顯示畫面，并保存在存儲(chǔ)器內(nèi)，便于運(yùn)行人員調(diào)用。
10) 趨勢(shì)顯示。系統(tǒng)可以提供歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)顯示。趨勢(shì)顯示可用整幅畫面顯示，也可在任何其它畫面的某一部位，用任意尺寸顯示。所有模擬量信號(hào)及計(jì)算值，均可設(shè)置為趨勢(shì)顯示。
11) 報(bào)警顯示。報(bào)警分為系統(tǒng)部件故障報(bào)警(包括診斷報(bào)警和后備硬件故障報(bào)警)和工藝過程報(bào)警(絕對(duì)值報(bào)警、偏差報(bào)警、變化速度報(bào)警)兩類。無(wú)論當(dāng)時(shí)屏幕上是何種畫面，系統(tǒng)可以音響和突出顯示(閃爍、顏色改變等)方式通知操作員
12) 系統(tǒng)狀態(tài)顯示。系統(tǒng)狀態(tài)顯示可以表示出與數(shù)據(jù)通訊總線相連接的各個(gè)過程站的狀態(tài)。各個(gè)站內(nèi)所有I/O模件的運(yùn)行狀態(tài)均應(yīng)包括在系統(tǒng)狀態(tài)顯示中，任何一個(gè)站或模件發(fā)生故障，相應(yīng)的狀態(tài)顯示畫面應(yīng)改變顏色和亮度以引起運(yùn)行人員的注意。
2.3.2 記錄功能
1) 記錄功能可由工程組態(tài)確定，數(shù)據(jù)庫(kù)中所具有的所有過程點(diǎn)均應(yīng)可以記錄。
2) 系統(tǒng)能提供生成以下報(bào)表:定期報(bào)表、操作記錄、事件順序記錄等。
3) 歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索(HSR)。系統(tǒng)提供的HSR系統(tǒng)至少能保存系統(tǒng)所有過程變量和開關(guān)變量，并提供長(zhǎng)達(dá)1年的保存事件。
4) HSR的采樣周期可根據(jù)不同的過程變量分1秒、3秒、5秒、1分和3分可選。
2.4 過程控制功能
以下的控制功能均指在控制器中實(shí)現(xiàn)的軟件功能。
2.4.1 回路控制功能
1) 系統(tǒng)提供PID單回路調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)等功能。
2) 提供匹配的手操器模塊，進(jìn)行手自動(dòng)切換操作。所有PID的操作在上位機(jī)提供匹配的模擬手操器面板。
3) 提供伺服模塊，用于實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的模擬伺服操作。
2.4.2 設(shè)備控制功能
1) 提供單向電機(jī)（例如攪拌電機(jī)）的集成控制模塊。
2) 提供電動(dòng)閥門的集成控制模塊。
3) 以上電機(jī)控制的功能模塊，在上位機(jī)均提供相應(yīng)的操作面板。
2.5 系統(tǒng)主要參數(shù)
|
信號(hào)處理參數(shù) |
|
模擬量輸入 |
小于等于0.1% |
|
模擬量輸出 |
小于等于0.2% |
|
模入通道共模干擾抑制比 |
大于120dB |
|
控制器參數(shù) |
|
I/O容量 |
4096點(diǎn)/控制器 |
|
控制回路 |
按需配置 |
|
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集周期 |
100ms |
|
控制周期 |
100ms，可調(diào)整 |
|
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)容量 |
64000點(diǎn) |
|
通訊參數(shù) |
|
I/O網(wǎng)絡(luò)通信速率 |
1MBps |
|
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊速率 |
100MBps |
|
冗余功能參數(shù) |
|
冗余電源 |
提供 |
|
冗余通訊鏈路 |
提供 |
|
冗余控制 |
提供 |
|
電源參數(shù) |
|
交流供電 |
220VAC 10%，47～53HZ |
|
過電流保護(hù) |
負(fù)載達(dá)到額定值105%～150%時(shí)保護(hù) |
|
過電壓保護(hù) |
輸出電壓達(dá)到標(biāo)稱值140%～170%時(shí)保護(hù) |
3. 系統(tǒng)配置清單
根據(jù)目前用戶的控制需求，提供配置清單如下：
|
項(xiàng)目 |
規(guī)格型號(hào) |
數(shù)量 |
廠家 |
|
控制系統(tǒng) |
|
|
|
|
過程控制器(DPU) |
5CX11 |
2塊 |
華文 |
|
模擬量輸入（AI）模塊 |
5MAC1 |
5塊 |
華文 |
|
模擬量輸入（RTD）模塊 |
5MAR1 |
3塊 |
華文 |
|
模擬量輸出（AO）模塊 |
5MAC2-I |
5塊 |
華文 |
|
開關(guān)量輸入(DI)模塊 |
5MDD1 |
2塊 |
華文 |
|
繼電器輸出（DO）模塊 |
5MDD2-J |
4塊 |
華文 |
|
通用模塊端子座 |
TA003 |
8塊 |
華文 |
|
繼電器型DO模塊端子座 |
TB007 |
2塊 |
華文 |
|
DPU端子座 |
TD021 |
1塊 |
華文 |
|
開關(guān)電源組 |
5BPOW |
2個(gè) |
華文 |
|
交流電源切換裝置 |
5BACU-3 |
1個(gè) |
華文 |
|
10芯總線電纜 |
LGH10 |
1根 |
華文 |
|
軟件加密狗/組態(tài)編程軟件 |
一體化 |
2個(gè) |
華文 |
|
控制柜 |
800*700*2200 |
1個(gè) |
華文 |
|
通用配件 |
|
|
|
|
交換機(jī) |
8口 |
2個(gè) |
D-Link |
|
網(wǎng)線 |
超五類雙絞線 |
300米 |
AMP |
|
操作臺(tái) |
1200*800*700 |
2個(gè) |
|
|
操作站HMI |
4G/500G/標(biāo)準(zhǔn)鍵鼠/雙100M網(wǎng)卡 |
2臺(tái) |
DELL |
|
操作站顯示器 |
23〞LCD |
2臺(tái) |
DELL |
附表：
|
30m³不銹鋼反應(yīng)釜（1套） |
|
|
|
量程 |
單位 |
數(shù)量 |
AI |
RTD |
AO |
DI |
DO |
|
|
反應(yīng)釜溫度 |
輸入 |
Pt100 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
蒸汽調(diào)節(jié)閥開度指令 |
輸出 |
4-20mA |
0-100 |
% |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
蒸汽調(diào)節(jié)閥開度反饋 |
輸入 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
緊急冷卻水閥開閥指令 |
輸出 |
DO |
0-1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)閥指令 |
輸出 |
DO |
0-1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
緊急冷卻水閥開到位 |
輸入 |
DI |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)到位 |
輸入 |
DI |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
冷卻水調(diào)節(jié)閥開度指令 |
輸出 |
4-20mA |
0-100 |
% |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
冷卻水調(diào)節(jié)閥開度反饋 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
反應(yīng)釜壓力 |
輸入 |
4-20mA |
0-1.6 |
Mpa |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
計(jì)量桶控制（6套） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
計(jì)量桶重量 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
進(jìn)料調(diào)節(jié)閥指令 |
輸出 |
4-20mA |
0-100 |
% |
6 |
|
|
6 |
|
|
|
|
進(jìn)料調(diào)節(jié)閥反饋 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
進(jìn)料泵電機(jī)運(yùn)行指令 |
輸出 |
DO |
0-1 |
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
進(jìn)料泵電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) |
輸入 |
DI |
0-1 |
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
進(jìn)料流量 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
碳鋼溶解桶（1套） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
熱水溫度 |
輸入 |
Pt100 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
儲(chǔ)桶物料溫度 |
輸入 |
Pt100 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
蒸汽調(diào)節(jié)閥開度指令 |
輸出 |
4-20mA |
0-100 |
% |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
蒸汽調(diào)節(jié)閥開度反饋 |
輸入 |
4-20mA |
0-100 |
% |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
熱水循環(huán)泵運(yùn)行指令 |
輸出 |
DO |
0-1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
熱水循環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài) |
輸入 |
DI |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
重氮釜（2套） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
攪拌電機(jī)電流 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
攪拌電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) |
輸入 |
DI |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
物料溫度 |
輸入 |
Pt100 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
亞納進(jìn)料調(diào)節(jié)閥指令 |
輸出 |
4-20mA |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
亞納進(jìn)料調(diào)節(jié)閥反饋 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
緊急冷卻水閥開閥指令 |
輸出 |
DO |
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)閥指令 |
輸出 |
DO |
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
緊急冷卻水閥開到位 |
輸入 |
DI |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)到位 |
輸入 |
DI |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
亞納投料流量 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
耦合桶（6套） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
物料溫度 |
輸入 |
Pt100 |
|
|
6 |
|
6 |
|
|
|
|
|
緊急冷卻水閥開閥指令 |
輸出 |
DO |
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)閥指令 |
輸出 |
DO |
|
|
6 |
|
|
|
|
6 |
|
|
緊急冷卻水閥開到位 |
輸入 |
DI |
|
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
緊急冷卻水閥關(guān)到位 |
輸入 |
DI |
|
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
耦合桶流量 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
投料流量調(diào)節(jié)閥指令 |
輸出 |
4-20mA |
|
|
6 |
|
|
6 |
|
|
|
|
投料流量調(diào)節(jié)閥反饋 |
輸入 |
4-20mA |
|
|
6 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
合計(jì) |
34 |
17 |
17 |
27 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
模塊通道 |
8 |
8 |
4 |
16 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
3 |
5 |
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0574-86175138
