分布式DCS-系統(tǒng)方案書

1、分布式DCS系統(tǒng)控制技術(shù)方案書2 0 1 4 年0 7 月 劉 安 馬鞍山中海聚羧酸減水劑DCS 控制系統(tǒng)一儀表選型確保自動(dòng)化生產(chǎn):生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量?jī)x表的選型應(yīng)充分考慮物料的性質(zhì)和工藝要求。其中進(jìn)滴加罐采用高精度的電子料罐秤，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制滴加精度；氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，反應(yīng)釜溫度測(cè)量采用鉑電阻來(lái)控制反應(yīng)罐內(nèi)的溫度；配料罐采用高精度的電子料罐秤，進(jìn)料采用氣動(dòng)切斷閥來(lái)準(zhǔn)確配料； 壓力測(cè)量采用高精度智能壓力變送器來(lái)保證安全生產(chǎn)?？刂葡到y(tǒng)的信號(hào)傳輸 ：現(xiàn)場(chǎng)儀表與 DCS 系統(tǒng)間傳輸?shù)哪M信號(hào)一般采用 MODBUS 總線信號(hào)。壓力變送器采用 420mADC 信號(hào)， 二線制，由 DCS 系統(tǒng)提供電源。溫度檢測(cè)可采

2、用三線制熱電阻直接輸入 DCS 系統(tǒng)。數(shù)字量信號(hào)一般采用干接點(diǎn)信號(hào)。溫度儀表1 溫度計(jì)就地溫度指示一般用雙金屬溫度計(jì)，萬(wàn)向型表盤,直徑100mm，外殼為鋁材，精度為滿刻度的確1.5%。特殊情況可用壓力式溫度計(jì)。2 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)的一次元件一般按下列原則進(jìn)行選擇：-20500： Pt100 熱電阻 三線制測(cè)量元件的保護(hù)套管材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，外徑為F16。3 壓力和變送器對(duì)聚合釜、中和釜選用智能型絕對(duì)壓力變送器，帶HART 協(xié)議,輸出信號(hào)為420mA，4 計(jì)量計(jì)量用流量計(jì)的選擇：主要原料、產(chǎn)品的進(jìn)料計(jì)量一般用0.15 級(jí)的稱重系統(tǒng)。5 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥流通能力（流量系數(shù)）按IEC 標(biāo)準(zhǔn)或制

3、造廠標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。泄漏等級(jí)一般選擇VI級(jí)，緊密關(guān)閉要求的調(diào)節(jié)閥的泄漏等級(jí)選擇VI 級(jí)。采用法蘭連接，法蘭規(guī)格和閥體材質(zhì)按工藝管道等級(jí)的要求。閥體和閥內(nèi)件材質(zhì)一般為1Cr18Ni9Ti 或304SS。冷卻水閥采用籠式單座閥(GLOBE)，調(diào)節(jié)閥流通能力（流量系數(shù)）大，壓力損耗小，密封性好，緊密關(guān)閉要求的調(diào)節(jié)閥的泄漏等級(jí)選擇VI 級(jí)。采用法蘭連接，法蘭規(guī)格和閥體材質(zhì)按工藝管道等級(jí)的要求。閥內(nèi)件材質(zhì)一般1Cr18Ni9Ti 或304SS。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要時(shí)可選用活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按制造廠標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算并選擇。附件閥門定位器、位置開關(guān)、電磁閥、過(guò)濾減壓閥等應(yīng)由閥門制造廠配套供應(yīng)。閥門定位器

4、、位置開關(guān)、電磁閥在閥門出廠前由閥門制造廠裝配在閥門上。有關(guān)附件的選型要求如下：閥門定位器：選用電/氣閥門定位器，正作用,輸入信號(hào)420mA，氣源0.04-0.2MPa，帶過(guò)濾減壓閥。6 與控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸除必須的控制和聯(lián)鎖信號(hào)外，機(jī)組的開停等狀態(tài)信號(hào)及故障報(bào)警信號(hào)必須送控制系統(tǒng)。7 儀表導(dǎo)壓管儀表導(dǎo)壓管用142 的不銹鋼管，采用承插焊的連接方式，管子、閥門、管件材質(zhì)均為1Cr18Ni9Ti。二分布式DCS 功能概述：新一代分布式DCS 系統(tǒng)中，采用了RS-485 現(xiàn)場(chǎng)總線，直接作為I/O 模塊或其他智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位主控單元的通信網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)字化信息傳輸與輔助系統(tǒng)的控制功能。分布式D

5、CS 系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算、控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報(bào)表打印、高級(jí)計(jì)算，以及所有這些信息的組態(tài)、調(diào)試、打印、診斷等功能；同時(shí)，它支持DDE、ODBC、OPC、Ethernet 等標(biāo)準(zhǔn)，支持系統(tǒng)全集成，通過(guò)企業(yè)的局域網(wǎng)，系統(tǒng)還可以方便地連入ERP（企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)）和MIS（企業(yè)管理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與當(dāng)前國(guó)內(nèi)中所采用許多知名品牌的DCS 基本一致，所不同的只是采用的現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)，可能有所不同。它們之所以能夠廣泛的推廣應(yīng)用，主要還是在現(xiàn)階段它比傳統(tǒng)的DCS 或FCS 具有更多的優(yōu)

6、點(diǎn)。目前，在我們國(guó)內(nèi)中廣泛采用了DCS 與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相結(jié)合控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)與傳統(tǒng)的DCS，或完全的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS 相比較具有下列優(yōu)點(diǎn)：1，由于系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)與工作機(jī)制基本與DCS 相同，因此系統(tǒng)中保留了DCS 的各項(xiàng)成熟技術(shù)，例如冗余技術(shù)，系統(tǒng)組態(tài)軟件技術(shù)、硬件制造技術(shù)等。這些技術(shù)是經(jīng)各國(guó)DCS 制造廠商不斷完善，并經(jīng)過(guò)多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行考驗(yàn)的，對(duì)保證系統(tǒng)可靠、實(shí)用有著非常重要的作用，也已經(jīng)為廣大用戶所接受，以致于現(xiàn)在人們已經(jīng)敢于全部撤除常規(guī)儀表和控制設(shè)備。這是發(fā)展新型控制系統(tǒng)的十分寶貴的基礎(chǔ)。2，系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以后，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)分布式DCS 的物理分散創(chuàng)造了條件。利用現(xiàn)場(chǎng)總線，可

7、以方便分散地在就地I/O 點(diǎn)附近，建立遠(yuǎn)程智能模塊I/O 接線箱，目前的技術(shù)，使智能模塊的應(yīng)用場(chǎng)合具有工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的條件，它能適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，而目前傳統(tǒng)的DCS 卡件還達(dá)不到這樣的條件。3，分布式DCS 中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)后，系統(tǒng)的I/O 接口，既可以接常規(guī)儀表或變送器，又可以直接連接帶現(xiàn)場(chǎng)總線接口的智能儀表。這種系統(tǒng)應(yīng)該說(shuō)更適合當(dāng)前我國(guó)國(guó)情，因?yàn)槟壳霸谖覈?guó)所有的一次元件、變送器或執(zhí)行器，尚不可能完全采用價(jià)格昂貴的帶現(xiàn)場(chǎng)總線接口，甚至具有控制功能的智能設(shè)備。尤其對(duì)于現(xiàn)有的改造，原有的現(xiàn)場(chǎng)儀表基本上都是常規(guī)的，盡量利用仍然可以使用的設(shè)備，將大大減輕用戶的負(fù)擔(dān)。4，系統(tǒng)的開放性更好。它們可以

8、與DCS 一體化，也可以采用別的硬件、軟件構(gòu)成的系統(tǒng)或PLC。當(dāng)DCS 采用現(xiàn)場(chǎng)總線以后，因其本身具有開放型的特點(diǎn)，就可以十分方便的實(shí)現(xiàn)與各類現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、PLC、RTU 及其他子系統(tǒng)的通信。在分布式DCS 系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兼顧了開放性、可靠性及先進(jìn)性。在企業(yè)管理層采用標(biāo)準(zhǔn)的100Mbps 以太網(wǎng)（TCP/IP 協(xié)議），可以與企業(yè)原有的管理網(wǎng)直接相連。在系統(tǒng)操作層，采用冗余的100Mbps 以太網(wǎng)，保證系統(tǒng)的開放性；支持光纜和雙絞線，支持交換機(jī)工作方式和普通方式。在經(jīng)歷了二十幾年的發(fā)展，分布式DCS 系統(tǒng)有了很大的變化。全新靈活的體系結(jié)構(gòu)：可在智能現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備、控制系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)之間的

9、無(wú)縫信息流傳送，輕易實(shí)現(xiàn)工廠智能化、管控一體化。最新的信息及控制技術(shù)：分布式數(shù)據(jù)庫(kù),基于C/S 、 B/S 的體系結(jié)構(gòu)。開放系統(tǒng)的典范：OPC 集成，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、方便互聯(lián);基于Inernet 技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)與瀏覽。經(jīng)濟(jì)性： 現(xiàn)場(chǎng)總線的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分布式模塊可分散在各現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)附近，如直接放在電氣柜中等，用通訊總線相連而成，大大節(jié)省了控制電纜及安裝費(fèi)用，有效節(jié)約整體項(xiàng)目投資，降低運(yùn)行維護(hù)成本。易用性： 智能設(shè)備管理（故障診斷、精度校正、帶電插拔），維護(hù)簡(jiǎn)單方便。延續(xù)性： 操作站采用通用系統(tǒng)平臺(tái)，可跟隨計(jì)算機(jī)水平不斷提高而同步升級(jí)。與傳統(tǒng)的PLC、DCS 相比，具有控制設(shè)備的通用性強(qiáng)，以后的

10、系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展不依賴于某個(gè)廠家。因采用的是通用產(chǎn)品，它們的性價(jià)比更高，安全性更強(qiáng)，在操作站出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響控制，真正做到危險(xiǎn)分散，集中控制。分布式DCS 系統(tǒng)因采用的市場(chǎng)上通用性很強(qiáng)的系列產(chǎn)品，使用戶不擔(dān)心交付后的備品備件供應(yīng)問(wèn)題，包括軟件升級(jí)。分布式DCS 系統(tǒng)在這幾年已經(jīng)成功應(yīng)用于化工、熱電、水泥、玻璃建材、石油化工、環(huán)保等生產(chǎn)線的控制，正日益成為工業(yè)自動(dòng)化控制的主流產(chǎn)品。三操作概述：聚羧酸DCS 控制系統(tǒng)主要由預(yù)混釜，滴加罐，縮合釜及中和釜組成，包含各原料、反應(yīng)釜的重量監(jiān)測(cè)，預(yù)混釜、縮合釜釜、公用工程的壓力溫度信號(hào)的控制。完成反應(yīng)釜的滴加、釜溫控制，控制滴加罐各原料的進(jìn)料閥進(jìn)料速度，空

11、氣、水閥的調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥的控制過(guò)程，以及生產(chǎn)裝置及灌區(qū)泵體的電機(jī)控制等組成。操作具體操作說(shuō)明：1. 開機(jī)后通過(guò)點(diǎn)擊桌面控制系統(tǒng)運(yùn)行快捷鍵進(jìn)入該控制系統(tǒng)。2. 進(jìn)入控制系統(tǒng)后必須登錄后才會(huì)獲得對(duì)該系統(tǒng)的操作權(quán)限，系統(tǒng)分兩個(gè)用戶，系統(tǒng)管理員有最高權(quán)限，可對(duì)所有可編輯屬性進(jìn)行操作，操作員只能對(duì)操作工程中的部分功能進(jìn)行操作。3.主畫面為縮合車間反應(yīng)界面，可通過(guò)最下方菜單內(nèi)的不同按鈕切換畫面?？煽焖偾袚Q至反應(yīng)界面，報(bào)警界面，歷史數(shù)據(jù)曲線，實(shí)時(shí)曲線等畫面。 主界面 按鈕欄登陸按鈕 畫面切換按鈕4. 整個(gè)系統(tǒng)中紅關(guān)綠開（如電機(jī)狀態(tài)、調(diào)節(jié)閥狀態(tài)、氣動(dòng)球閥開關(guān)等），手動(dòng)自動(dòng)開關(guān)以開關(guān)旁文字提示為準(zhǔn)。5. 手動(dòng)方

12、式：a.出料：反應(yīng)開始，設(shè)定好所需加料重量，加料重量=料罐內(nèi)料重 重量控制值。當(dāng)料重低于控制值，相應(yīng)球閥自動(dòng)關(guān)閉。b.進(jìn)料：當(dāng)罐內(nèi)重量高于進(jìn)料控制值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)閥門及電機(jī)（注：當(dāng)單條管線對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)料容器時(shí)，保證所有容器重量控制值處于適當(dāng)值時(shí)方可進(jìn)料，任一容器為自鎖狀態(tài)則不可進(jìn)料）。6. 操作員手動(dòng)點(diǎn)選界面內(nèi)反應(yīng)釜，進(jìn)入自動(dòng)控制界面，例：自動(dòng)滴加，在溫度實(shí)時(shí)曲線界面。在時(shí)間、滴加量設(shè)定行，對(duì)反應(yīng)所需達(dá)到量按照不同工藝要求進(jìn)行設(shè)定。點(diǎn)選手動(dòng)自動(dòng)按鈕選至自動(dòng)狀態(tài)，則整個(gè)過(guò)程自動(dòng)滴加，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可點(diǎn)選手動(dòng)狀態(tài)適當(dāng)調(diào)節(jié)更精確的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)效果。（參數(shù)設(shè)定完成后，務(wù)必隱藏界面，該操作系統(tǒng)最多同

13、時(shí)打開20 個(gè)界面） 進(jìn)料控制值出料控制值稱重顯示設(shè)定時(shí)間設(shè)定重量時(shí)間清零按鈕運(yùn)行時(shí)間顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示7. 溫度控制：操作員根據(jù)操作工藝設(shè)定好控制溫度，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度控制情況設(shè)定控制時(shí)間，點(diǎn)選開啟，指示燈亮進(jìn)入溫控自動(dòng)流程。8. 反應(yīng)結(jié)束，確認(rèn)閥門為手動(dòng)狀態(tài)，將調(diào)節(jié)閥開度置零并確認(rèn)所有對(duì)應(yīng)其他球閥開關(guān)狀態(tài)。9. 安全系數(shù)的設(shè)定：根據(jù)工藝的要求，可手動(dòng)在報(bào)警畫面對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)定，當(dāng)報(bào)警產(chǎn)生，該值會(huì)閃爍，并在報(bào)警報(bào)表顯示，操作員需主觀判斷該報(bào)警的危險(xiǎn)性進(jìn)行相應(yīng)操作（一般情況低報(bào)及低低報(bào)無(wú)危險(xiǎn)，高報(bào)需謹(jǐn)慎確認(rèn)，高高報(bào)則是極危險(xiǎn)情況。）10. 歷史數(shù)據(jù)曲線的調(diào)用：點(diǎn)選歷史數(shù)據(jù)曲線按鈕進(jìn)入歷史

14、數(shù)據(jù)曲線畫面，點(diǎn)選設(shè)置屬性頁(yè)按鈕進(jìn)入選擇歷史庫(kù)中添加選擇所需觀察的曲線點(diǎn)選，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住右邊顏色選擇按鈕選擇曲線顏色以便于觀察。點(diǎn)選設(shè)置參數(shù)按鈕進(jìn)入時(shí)間選擇界面，選擇所要觀察的曲線的起止時(shí)間數(shù)值軸及游標(biāo)值按下圖設(shè)置，點(diǎn)擊確認(rèn)，則曲線直觀的反應(yīng)在歷史曲線畫面中，點(diǎn)選畫面XY 軸游標(biāo)能顯示對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)變量的相應(yīng)值。隱藏及刪除曲線，當(dāng)畫面曲線過(guò)多影響觀察時(shí)，可在曲線畫面下方曲線屬性表內(nèi)隱藏曲線選項(xiàng)處勾選需隱藏的曲線，點(diǎn)擊要?jiǎng)h除的曲線鼠標(biāo)左鍵選中，右鍵刪除該曲線 。11. 系統(tǒng)退出：系統(tǒng)退出前確認(rèn)所有控制狀態(tài)都處于手動(dòng)狀態(tài)并且所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)（調(diào)節(jié)閥及氣動(dòng)球閥關(guān)閉，部分閥門根據(jù)需要判斷是否需關(guān)閉）

15、。點(diǎn)選系統(tǒng)控制溫度設(shè)定、時(shí)間設(shè)定退出按鈕退出系統(tǒng)。12. 周期性的檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與系統(tǒng)顯示是否正常，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，所有數(shù)據(jù)以現(xiàn)場(chǎng)顯示為準(zhǔn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)僅作為參考。1. 控制系統(tǒng)基本維護(hù)方法：1 當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，DCS 系統(tǒng)畫面顯示？則為系統(tǒng)與設(shè)備通訊失敗。2 若整個(gè)系統(tǒng)通訊失敗，首先確認(rèn)交換機(jī)接口良好，運(yùn)行指示燈正常，若有不正常運(yùn)行的，將水晶頭拔下重新連接，仍然連接不上考慮換水晶頭。3 若為部分變量通訊失敗，常發(fā)生的可能為MOXA 通訊卡通路損壞，檢查控制柜內(nèi)所有MOXA5232 指示燈是否正常顯示，正常情況應(yīng)該為電源指示燈常亮，PORT1,PORT2 按頻率閃爍。若不正常閃爍，建議使用備件更換。4 若系統(tǒng)為個(gè)別變量通訊失敗，按照電氣接線圖，找出所對(duì)應(yīng)的接線模塊。查看該模塊電源指示燈和通訊指示燈是否正常指示。（模塊指示燈不正?？纱蜷_模塊上蓋板，重新設(shè)置模塊撥碼位，重新安裝回電路），并檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)一次表是否有信號(hào)輸入至模塊，若變量仍然不能顯示，建議使用備件更換。5 個(gè)別模塊通訊失敗常見(jiàn)電源端或信號(hào)端接線連接不正常