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精細化工廠DCS改造升級系統(tǒng)

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產(chǎn)品名稱：精細化工廠DCS改造升級系統(tǒng) 產(chǎn)品型號：簡單說明：精細化工廠DCS改造升級系統(tǒng)，精細化工廠為提高生產(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)過程進行自動化改造。該車間主要生產(chǎn)任務是進行染料的生產(chǎn)和罐裝過程。本......

精細化工廠DCS改造升級系統(tǒng)詳細信息

詳細說明

精細化工廠DCS改造升級系統(tǒng)，精細化工廠為提高生產(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)過程進行自動化改造。該車間主要生產(chǎn)任務是進行染料的生產(chǎn)和罐裝過程。本次改造涉及的生產(chǎn)設備包括不銹鋼反應釜1套、計量桶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)，設備材料不需要防爆。生產(chǎn)過程涉及到的介質(zhì)有、蒸汽、冷卻水等物質(zhì)。目前該項目的生產(chǎn)設備的基建安裝、電氣安裝等已經(jīng)基本就緒，儀表安裝正在進行中，儀表的安裝將配合自動化改造的需要進行。

1. 改造目標

1.1 總體目標

本次改造的總體目標是：

l 提高生產(chǎn)管理水平

通過自動化改造，使生產(chǎn)中的溫度控制、計量控制、投料控制等生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，減少人工干預，提高生產(chǎn)管理的質(zhì)量。

l 提高安全管理水平

對于生產(chǎn)過程中的溫度、壓力超限提供記錄、報警、自動連鎖處理等手段，對影響生產(chǎn)安全的環(huán)節(jié)提供自動化處理，。

l 自動化水平循序漸進

考慮到企業(yè)員工對自動化生產(chǎn)方式的適應能力，因此本項目方案中，應保證手動生產(chǎn)能作為后備手段，在必要時替代自動化的生產(chǎn)方式；

由于目前生產(chǎn)設備已經(jīng)基本具備手動生產(chǎn)的功能，且可能很快將投入生產(chǎn)，因此自動化改造要減少對生產(chǎn)過程的影響。

1.2 控制需求

l 不銹鋼反應釜控制需求

實現(xiàn)升溫保溫、降溫等溫度控制，實現(xiàn)壓力監(jiān)測和報警。

l 計量桶控制需求

進行稱重計量控制，并根據(jù)流量校驗計量誤差。

l 重氮桶控制需求

對攪拌電機、物料溫度進行監(jiān)測和報警。對物料溫度超限進行自動冷卻處理。進行投料計量控制。

l 耦合桶控制需求

對物料溫度進行監(jiān)測控制和物料計量控制。

2. 控制方案

2.1 方案選型原則

l 以DCS作為自動控制核心

根據(jù)本改造項目的特點，需要監(jiān)測和控制的對象基本都是溫度、壓力、流量等連續(xù)過程信號，而不是開關(guān)的邏輯信號，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)過程對可靠性、安全性的需要，將配備冗余控制器進行自動控制。在DCS系統(tǒng)運行時，該冗余控制器互為備用，一旦某個控制器出現(xiàn)故障，另一個將無擾切換投入工作，并提供報警信號，供用戶及時處理故障，并且不影響生產(chǎn)的自動控制過程。

l 提供手自動的備份運行方式

所有現(xiàn)場檢測信號通過信號分配器產(chǎn)生一分二信號，一路信號供就地監(jiān)測，另一路信號接入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手動閥和一個自動調(diào)節(jié)閥。自動生產(chǎn)時手動閥全開，由自動閥根據(jù)DCS指令自動調(diào)節(jié)；在全手動生產(chǎn)時，自動閥全開，由員工調(diào)節(jié)手動閥進行生產(chǎn)。

凡是涉及到電動開關(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，然后通過就地控制箱上的切換開關(guān)，選擇由現(xiàn)場操作箱操作或是DCS控制。

2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為本項目設計的控制系統(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)配置一對冗余控制器，控制器通過I/O總線與I/O模塊進行數(shù)據(jù)通訊，獲取經(jīng)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)場信號，或者對現(xiàn)場設備發(fā)送控制指令。

I/O模塊用于處理現(xiàn)場各種信號，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)過程中實時維護。

上位機部分根據(jù)目前實際需要，配置兩臺上位機，一臺作為操作員站，負責對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和操作，另一臺作為工程師站，對控制系統(tǒng)進行組態(tài)和維護，并在必要時可以作為操作員站的備用機。

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)的重要測點信號及設備狀態(tài)信號，以便及時向操作人員提供有關(guān)的運行信息，實現(xiàn)生產(chǎn)裝置的安全經(jīng)濟運行。一旦生產(chǎn)裝置發(fā)生任何異常工況，及時報警，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)存儲和檢索

2.3.1 顯示功能

1) 每個上位機畫面能綜合顯示字符和圖象信息，運行人員通過CRT實現(xiàn)對運行過程的操作和監(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，并設有操作窗口，可對任一控制回路進行操作。

3) 每幅畫面能顯示過程變量的實時數(shù)據(jù)和運行設備的狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)應每秒更新一次。顯示的顏色或圖形隨過程狀態(tài)的變化而變化。

4) 提供棒狀圖和趨勢圖，幫助用戶查看過程信號的變化。

5) 可顯示DCS系統(tǒng)內(nèi)所有的過程點，包括模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、中間變量和計算值。包括標志號(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，并由CRT的圖象和文字顯示出來。

7) 可根據(jù)運行要求和參考用戶提供的P&ID，提供足夠和的用戶畫面。用戶畫面的型式與數(shù)量，可以在工程設計階段或后期生產(chǎn)階段按實際要求進行增加和修改。

8) 標準畫面顯示。提供報警顯示、趨勢顯示、成組顯示、棒狀顯示等標準畫面顯示。

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，可以組合成組顯示畫面，并保存在存儲器內(nèi)，便于運行人員調(diào)用。

10) 趨勢顯示。系統(tǒng)可以提供歷史數(shù)據(jù)的趨勢和實時數(shù)據(jù)的趨勢顯示。趨勢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。所有模擬量信號及計算值，均可設置為趨勢顯示。

11) 報警顯示。報警分為系統(tǒng)部件故障報警(包括診斷報警和后備硬件故障報警)和工藝過程報警(值報警、偏差報警、變化速度報警)兩類。無論當時屏幕上是何種畫面，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過程站的狀態(tài)。各個站內(nèi)所有I/O模件的運行狀態(tài)均應包括在系統(tǒng)狀態(tài)顯示中，任何一個站或模件發(fā)生故障，相應的狀態(tài)顯示畫面應改變顏色和亮度以引起運行人員的注意。

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)庫中所具有的所有過程點均應可以記錄。

2) 系統(tǒng)能提供生成以下報表:定期報表、操作記錄、事件順序記錄等。

3) 歷史數(shù)據(jù)的存儲和檢索(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，并提供長達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)、串級調(diào)節(jié)等功能。

2) 提供匹配的手操器模塊，進行手自動切換操作。所有PID的操作在上位機提供匹配的模擬手操器面板。

3) 提供伺服模塊，用于實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的模擬伺服操作。

2.4.2 設備控制功能

1) 提供單向電機（例如攪拌電機）的集成控制模塊。

2) 提供電動閥門的集成控制模塊。

3) 以上電機控制的功能模塊，在上位機均提供相應的操作面板。

2.5 系統(tǒng)主要參數(shù)

信號處理參數(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/控制器
控制回路	按需配置
實時數(shù)據(jù)采集周期	100ms
控制周期	100ms，可調(diào)整
實時數(shù)據(jù)庫容量	64000點
通訊參數(shù)
I/O網(wǎng)絡通信速率	1MBps
系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊速率	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	負載達到額定值105%～150%時保護
過電壓保護	輸出電壓達到標稱值140%～170%時保護

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：

項目	規(guī)格型號	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	華文
交流電源切換裝置	5BACU-3	1個	華文
10芯總線電纜	LGH10	1根	華文
軟件/組態(tài)編程軟件	一體化	2個	華文
控制柜	8007002200	1個	華文
通用配件
交換機	8口	2個	D-Link
網(wǎng)線	超五類雙絞線	300米	AMP
操作臺	1200800700	2個
操作站HMI	4G/500G/標準鍵鼠/雙100M網(wǎng)卡	2臺	DELL
操作站顯示器	23〞LCD	2臺	DELL

附表：

30m³不銹鋼反應釜（1套）				量程	單位	數(shù)量	AI	RTD	AO	DI	DO
	反應釜溫度	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
	反應釜壓力	輸入	4-20mA	0-1.6	Mpa	1	1
計量桶控制（6套）
	計量桶重量	輸入	4-20mA			6	6
	進料調(diào)節(jié)閥指令	輸出	4-20mA	0-100	%	6			6
	進料調(diào)節(jié)閥反饋	輸入	4-20mA			6	6
	進料泵電機運行指令	輸出	DO	0-1		6					6
	進料泵電機運行狀態(tài)	輸入	DI	0-1		6				6
	進料流量	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)泵運行指令	輸出	DO	0-1		1					1
	熱水循環(huán)泵運行狀態(tài)	輸入	DI			1				1
重氮釜（2套）
	攪拌電機電流	輸入	4-20mA			2	2
	攪拌電機運行狀態(tài)	輸入	DI			2				2
	物料溫度	輸入	Pt100			2		2
	亞納進料調(diào)節(jié)閥指令	輸出	4-20mA			2			2
	亞納進料調(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	34	17	17	27	25
						模塊通道	8	8	4	16	8
							5	3	5	2	4