DCS在橡膠凝聚裝置儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用
一 引言
燕山石化公司合成橡膠凝聚裝置的儀表控制系統(tǒng)原由常規(guī)儀表構(gòu)成，且全是其他裝置更換下來(lái)的舊表，故障率較高。為了提高自動(dòng)化水平，增強(qiáng)儀表控制系統(tǒng)的可靠性，我們對(duì)其進(jìn)行了改造，淘汰了控制室內(nèi)的所有常規(guī)儀表，改用DCS。
浙大中控公司的SUPCON JX-300X DCS充分利用了最新信號(hào)處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠成熟的先進(jìn)控制算法，使其兼具了高速可靠的數(shù)據(jù)輸入輸出運(yùn)算、過(guò)程控制和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是其性能價(jià)格比優(yōu)于同等規(guī)模的常規(guī)儀表系統(tǒng)，成了我們儀表改造首選的產(chǎn)品。
二 工藝流程簡(jiǎn)介
凝聚裝置采用水蒸氣蒸餾、濕法脫氣的原理，脫去膠液中的溶劑油?，F(xiàn)有兩條生產(chǎn)線，每條線包括膠罐系統(tǒng)、凝聚釜系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)。每條生產(chǎn)線有4個(gè)膠罐，根據(jù)膠液熔融指數(shù)的不同，不同膠罐中的膠液按相應(yīng)的比例混配，保證膠液熔融指數(shù)合格。合格的膠液送至凝聚釜，根據(jù)水蒸氣蒸餾、濕法脫氣的原理，采用等壓不等溫的雙釜水析凝聚技術(shù)，把溶劑油和膠分離。凝聚釜分離出來(lái)的溶劑油尾氣由尾氣回收系統(tǒng)回收再利用。
三 DCS配置
JX-300X DCS由一個(gè)多功能站、一個(gè)操作站、一個(gè)控制站和過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。
多功能站既可作操作站使用也可作工程師站使用。工程師站內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具。操作站是操作人員完成生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的平臺(tái)。
多功能站和操作站的硬件組成是完全一樣的，包括工控PC機(jī)、CRT、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、網(wǎng)卡、專(zhuān)用操作員鍵盤(pán)、操作臺(tái)等。
控制站完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件、供電單元等組成?？刂普镜母鞣N卡件均可冗余配置，為了增加系統(tǒng)的可靠性，我們對(duì)控制站的主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡進(jìn)行了冗余配置，控制回路的I/O卡件也采用冗余配置。表1列出了控制站的硬件，表2為系統(tǒng)的I/O信號(hào)及卡件配備表。
根據(jù)工藝情況和生產(chǎn)量的大小，有時(shí)運(yùn)行一臺(tái)膠液泵（A泵或B泵）；有時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)泵（A泵和B泵）；有時(shí)兩臺(tái)泵都不運(yùn)行，而使用另一條生產(chǎn)線的膠液泵。
這種控制方案用DCS提供的常規(guī)控制方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)，為此，使用圖3所示的自定義控制方案。
圖3中，AI為DCS的模擬輸入點(diǎn)，AO1、AO2為DCS的模擬輸出點(diǎn)，F(xiàn)IC為自定義回路，其算法由SCX編程語(yǔ)言提供的PID算法函數(shù)實(shí)現(xiàn)，SELA、SELB為兩個(gè)一字節(jié)自定義變量，當(dāng)SELA、SELB的值為ON時(shí)，相對(duì)應(yīng)的AO1、AO2和FIC接通，相對(duì)應(yīng)的變頻調(diào)速泵就受流量控制。當(dāng)SELA、SELB的值均為OFF時(shí)，默認(rèn)A泵受控制，這是因?yàn)槿绻鸄O1和AO2都不和FIC接通，F(xiàn)IC就不會(huì)從AI中讀取數(shù)據(jù)，在這種情況下，當(dāng)使用另一條生產(chǎn)線的膠液泵時(shí)，膠液流量就不隨實(shí)際流量變化。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制方案，首先要定義兩個(gè)一字節(jié)自定義變量，輸入SCX語(yǔ)言程序并編譯，然后在自定義回路中用程序中所用的回路號(hào)登錄并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。為了方便操作，在流程圖上建兩個(gè)按鈕，分別和自定義變量SELA、SELB聯(lián)系，運(yùn)行時(shí)，在流程圖上點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕，就可對(duì)SELA或SELB置值，從而選擇哪個(gè)泵用來(lái)調(diào)節(jié)流量。
2. 膠罐容積的顯示
在工藝操作中，為了便于生產(chǎn)調(diào)度，操作人員記錄的是膠罐容積而不是液位百分?jǐn)?shù)。原來(lái)操作人員都是根據(jù)儀表的百分讀數(shù)查對(duì)照表來(lái)?yè)Q算膠罐容積，DCS提供的折線函數(shù)十分容易地解決了這個(gè)問(wèn)題。JX-300X DCS有兩種折線運(yùn)算方法。一種是首先在自定義折線函數(shù)中定義自定義折線函數(shù)，然后在模擬輸入點(diǎn)設(shè)置組態(tài)時(shí)選中所需的自定義函數(shù)即可；另一種方法是利用SCX編程語(yǔ)言提供的折線運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)。前一種方法只能提供折線運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，而不能提供原始數(shù)據(jù)（液位百分?jǐn)?shù)），不利于和現(xiàn)場(chǎng)變送器對(duì)照，因此采用SCX編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)膠罐容積的顯示。為此，要建一個(gè)自定義兩字節(jié)變量顯示膠罐容積，用模擬輸入點(diǎn)顯示液位百分?jǐn)?shù)，兩者用SCX編程語(yǔ)言的折線運(yùn)算功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
需要指出的是，JX-300X DCS的各種運(yùn)算都是對(duì)量程的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算的。如液位80%，算法為0.8而不是80，工業(yè)量程的轉(zhuǎn)換由點(diǎn)本身來(lái)實(shí)現(xiàn)。
五 使用中的體會(huì)
1. 控制站配置
（1）JX-300X DCS的每個(gè)過(guò)程控制網(wǎng)最多可掛15個(gè)控制站，每個(gè)控制站的主控制卡可以冗余配置也可以不冗余配置，地址范圍是2～31。冗余配置時(shí)，兩塊主控制卡的地址應(yīng)遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，2≤I<31”的原則，且地址不能重復(fù)；不冗余配置時(shí)，主控制卡的地址為I，I為偶數(shù)，2≤I<31，地址I+1必須保留，不能用作其他主控制卡的地址。
（2）每個(gè)控制站最多有8個(gè)機(jī)籠（8個(gè)邏輯數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡）。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可以冗余配置也可以不冗余配置，地址范圍是0～15。冗余配置時(shí)，兩塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址應(yīng)遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，0≤I<15”的原則，且地址不能重復(fù)；不冗余配置時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可插在兩個(gè)槽位中的任何一個(gè)，地址為I，I為偶數(shù)，0≤I<15，地址I+1必須保留，不能用作其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡的地址。
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l systems PCAD12/16H
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Siemens 6ES7120-0AH01-0AA0 & 6ES7121-1BB00-0AA0
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