1、分布式DCS系統(tǒng)控制技術方案書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化生產(chǎn):生產(chǎn)過程中測量儀表的選型應充分考慮物料的性質和工藝要求。其中進滴加罐采用高精度的電子料罐秤，氣動調(diào)節(jié)閥來控制滴加精度；氣動調(diào)節(jié)閥，反應釜溫度測量采用鉑電阻來控制反應罐內(nèi)的溫度；配料罐采用高精度的電子料罐秤，進料采用氣動切斷閥來準確配料； 壓力測量采用高精度智能壓力變送器來保證安全生產(chǎn)。控制系統(tǒng)的信號傳輸 ：現(xiàn)場儀表與 DCS 系統(tǒng)間傳輸?shù)哪M信號一般采用 MODBUS 總線信號。壓力變送器采用 420mADC 信號， 二線制，由 DCS 系統(tǒng)提供電源。溫度檢測可采

2、用三線制熱電阻直接輸入 DCS 系統(tǒng)。數(shù)字量信號一般采用干接點信號。溫度儀表1 溫度計就地溫度指示一般用雙金屬溫度計，萬向型表盤,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。2 溫度檢測溫度檢測的一次元件一般按下列原則進行選擇：-20500： Pt100 熱電阻 三線制測量元件的保護套管材質為1Cr18Ni9Ti，外徑為F16。3 壓力和變送器對聚合釜、中和釜選用智能型絕對壓力變送器，帶HART 協(xié)議,輸出信號為420mA，4 計量計量用流量計的選擇：主要原料、產(chǎn)品的進料計量一般用0.15 級的稱重系統(tǒng)。5 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥流通能力（流量系數(shù)）按IEC 標準或制

3、造廠標準計算。泄漏等級一般選擇VI級，緊密關閉要求的調(diào)節(jié)閥的泄漏等級選擇VI 級。采用法蘭連接，法蘭規(guī)格和閥體材質按工藝管道等級的要求。閥體和閥內(nèi)件材質一般為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，緊密關閉要求的調(diào)節(jié)閥的泄漏等級選擇VI 級。采用法蘭連接，法蘭規(guī)格和閥體材質按工藝管道等級的要求。閥內(nèi)件材質一般1Cr18Ni9Ti 或304SS。執(zhí)行機構采用薄膜式執(zhí)行機構，需要時可選用活塞式執(zhí)行機構。執(zhí)行機構按制造廠標準計算并選擇。附件閥門定位器、位置開關、電磁閥、過濾減壓閥等應由閥門制造廠配套供應。閥門定位器

4、、位置開關、電磁閥在閥門出廠前由閥門制造廠裝配在閥門上。有關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420mA，氣源0.04-0.2MPa，帶過濾減壓閥。6 與控制系統(tǒng)的信號傳輸除必須的控制和聯(lián)鎖信號外，機組的開停等狀態(tài)信號及故障報警信號必須送控制系統(tǒng)。7 儀表導壓管儀表導壓管用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)場總線，直接作為I/O 模塊或其他智能現(xiàn)場設備與上位主控單元的通信網(wǎng)絡。實現(xiàn)遠距離數(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、控制運算、控制輸出、設備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(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)、報表打印、高級計算，以及所有這些信息的組態(tài)、調(diào)試、打印、診斷等功能；同時，它支持DDE、ODBC、OPC、Ethernet 等標準，支持系統(tǒng)全集成，通過企業(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)結構與當前國內(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)場總線的標準，可能有所不同。它們之所以能夠廣泛的推廣應用，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。目前，在我們國內(nèi)中廣泛采用了DCS 與現(xiàn)場總線技術相結合控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)與傳統(tǒng)的DCS，或完全的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS 相比較具有下列優(yōu)點：1，由于系統(tǒng)的主體結構與工作機制基本與DCS 相同，因此系統(tǒng)中保留了DCS 的各項成熟技術，例如冗余技術，系統(tǒng)組態(tài)軟件技術、硬件制造技術等。這些技術是經(jīng)各國DCS 制造廠商不斷完善，并經(jīng)過多年現(xiàn)場運行考驗的，對保證系統(tǒng)可靠、實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)儀表和控制設備。這是發(fā)展新型控制系統(tǒng)的十分寶貴的基礎。2，系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術以后，為進一步實現(xiàn)分布式DCS 的物理分散創(chuàng)造了條件。利用現(xiàn)場總線，可

7、以方便分散地在就地I/O 點附近，建立遠程智能模塊I/O 接線箱，目前的技術，使智能模塊的應用場合具有工業(yè)現(xiàn)場級的條件，它能適應惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，而目前傳統(tǒng)的DCS 卡件還達不到這樣的條件。3，分布式DCS 中應用現(xiàn)場總線技術后，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)場總線接口的智能儀表。這種系統(tǒng)應該說更適合當前我國國情，因為目前在我國所有的一次元件、變送器或執(zhí)行器，尚不可能完全采用價格昂貴的帶現(xiàn)場總線接口，甚至具有控制功能的智能設備。尤其對于現(xiàn)有的改造，原有的現(xiàn)場儀表基本上都是常規(guī)的，盡量利用仍然可以使用的設備，將大大減輕用戶的負擔。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、軟件構成的系統(tǒng)或PLC。當DCS 采用現(xiàn)場總線以后，因其本身具有開放型的特點，就可以十分方便的實現(xiàn)與各類現(xiàn)場總線儀表、PLC、RTU 及其他子系統(tǒng)的通信。在分布式DCS 系統(tǒng)中，網(wǎng)絡結構兼顧了開放性、可靠性及先進性。在企業(yè)管理層采用標準的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。全新靈活的體系結構：可在智能現(xiàn)場儀表設備、控制系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)之間的

9、無縫信息流傳送，輕易實現(xiàn)工廠智能化、管控一體化。最新的信息及控制技術：分布式數(shù)據(jù)庫,基于C/S 、 B/S 的體系結構。開放系統(tǒng)的典范：OPC 集成，符合工業(yè)標準、方便互聯(lián);基于Inernet 技術的遠程數(shù)據(jù)訪問與瀏覽。經(jīng)濟性： 現(xiàn)場總線的系統(tǒng)設計，分布式模塊可分散在各現(xiàn)場控制信號附近，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用，有效節(jié)約整體項目投資，降低運行維護成本。易用性： 智能設備管理（故障診斷、精度校正、帶電插拔），維護簡單方便。延續(xù)性： 操作站采用通用系統(tǒng)平臺，可跟隨計算機水平不斷提高而同步升級。與傳統(tǒng)的PLC、DCS 相比，具有控制設備的通用性強，以后的

10、系統(tǒng)維護和擴展不依賴于某個廠家。因采用的是通用產(chǎn)品，它們的性價比更高，安全性更強，在操作站出現(xiàn)故障時不會影響控制，真正做到危險分散，集中控制。分布式DCS 系統(tǒng)因采用的市場上通用性很強的系列產(chǎn)品，使用戶不擔心交付后的備品備件供應問題，包括軟件升級。分布式DCS 系統(tǒng)在這幾年已經(jīng)成功應用于化工、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)主要由預混釜，滴加罐，縮合釜及中和釜組成，包含各原料、反應釜的重量監(jiān)測，預混釜、縮合釜釜、公用工程的壓力溫度信號的控制。完成反應釜的滴加、釜溫控制，控制滴加罐各原料的進料閥進料速度，空

11、氣、水閥的調(diào)節(jié)閥、開關閥的控制過程，以及生產(chǎn)裝置及灌區(qū)泵體的電機控制等組成。操作具體操作說明：1. 開機后通過點擊桌面控制系統(tǒng)運行快捷鍵進入該控制系統(tǒng)。2. 進入控制系統(tǒng)后必須登錄后才會獲得對該系統(tǒng)的操作權限，系統(tǒng)分兩個用戶，系統(tǒng)管理員有最高權限，可對所有可編輯屬性進行操作，操作員只能對操作工程中的部分功能進行操作。3.主畫面為縮合車間反應界面，可通過最下方菜單內(nèi)的不同按鈕切換畫面。可快速切換至反應界面，報警界面，歷史數(shù)據(jù)曲線，實時曲線等畫面。 主界面 按鈕欄登陸按鈕 畫面切換按鈕4. 整個系統(tǒng)中紅關綠開（如電機狀態(tài)、調(diào)節(jié)閥狀態(tài)、氣動球閥開關等），手動自動開關以開關旁文字提示為準。5. 手動方

12、式：a.出料：反應開始，設定好所需加料重量，加料重量=料罐內(nèi)料重 重量控制值。當料重低于控制值，相應球閥自動關閉。b.進料：當罐內(nèi)重量高于進料控制值時，系統(tǒng)關閉對應閥門及電機（注：當單條管線對應多個進料容器時，保證所有容器重量控制值處于適當值時方可進料，任一容器為自鎖狀態(tài)則不可進料）。6. 操作員手動點選界面內(nèi)反應釜，進入自動控制界面，例：自動滴加，在溫度實時曲線界面。在時間、滴加量設定行，對反應所需達到量按照不同工藝要求進行設定。點選手動自動按鈕選至自動狀態(tài)，則整個過程自動滴加，依據(jù)現(xiàn)場實際情況可點選手動狀態(tài)適當調(diào)節(jié)更精確的實現(xiàn)現(xiàn)場的調(diào)節(jié)效果。（參數(shù)設定完成后，務必隱藏界面，該操作系統(tǒng)最多同

13、時打開20 個界面） 進料控制值出料控制值稱重顯示設定時間設定重量時間清零按鈕運行時間顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示7. 溫度控制：操作員根據(jù)操作工藝設定好控制溫度，并根據(jù)現(xiàn)場實際溫度控制情況設定控制時間，點選開啟，指示燈亮進入溫控自動流程。8. 反應結束，確認閥門為手動狀態(tài)，將調(diào)節(jié)閥開度置零并確認所有對應其他球閥開關狀態(tài)。9. 安全系數(shù)的設定：根據(jù)工藝的要求，可手動在報警畫面對相應參數(shù)進行報警設定，當報警產(chǎn)生，該值會閃爍，并在報警報表顯示，操作員需主觀判斷該報警的危險性進行相應操作（一般情況低報及低低報無危險，高報需謹慎確認，高高報則是極危險情況。）10. 歷史數(shù)據(jù)曲線的調(diào)用：點選歷史數(shù)據(jù)曲線按鈕進入歷史

14、數(shù)據(jù)曲線畫面，點選設置屬性頁按鈕進入選擇歷史庫中添加選擇所需觀察的曲線點選，鼠標左鍵點住右邊顏色選擇按鈕選擇曲線顏色以便于觀察。點選設置參數(shù)按鈕進入時間選擇界面，選擇所要觀察的曲線的起止時間數(shù)值軸及游標值按下圖設置，點擊確認，則曲線直觀的反應在歷史曲線畫面中，點選畫面XY 軸游標能顯示對應時間相應變量的相應值。隱藏及刪除曲線，當畫面曲線過多影響觀察時，可在曲線畫面下方曲線屬性表內(nèi)隱藏曲線選項處勾選需隱藏的曲線，點擊要刪除的曲線鼠標左鍵選中，右鍵刪除該曲線 。11. 系統(tǒng)退出：系統(tǒng)退出前確認所有控制狀態(tài)都處于手動狀態(tài)并且所有閥門處于關閉狀態(tài)（調(diào)節(jié)閥及氣動球閥關閉，部分閥門根據(jù)需要判斷是否需關閉）

15、。點選系統(tǒng)控制溫度設定、時間設定退出按鈕退出系統(tǒng)。12. 周期性的檢查現(xiàn)場設備與系統(tǒng)顯示是否正常，并對現(xiàn)場設備進行校準，所有數(shù)據(jù)以現(xiàn)場顯示為準，系統(tǒng)數(shù)據(jù)僅作為參考。1. 控制系統(tǒng)基本維護方法：1 當設備出現(xiàn)故障，DCS 系統(tǒng)畫面顯示？則為系統(tǒng)與設備通訊失敗。2 若整個系統(tǒng)通訊失敗，首先確認交換機接口良好，運行指示燈正常，若有不正常運行的，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)為個別變量通訊失敗，按照電氣接線圖，找出所對應的接線模塊。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，重新設置模塊撥碼位，重新安裝回電路），并檢測現(xiàn)場一次表是否有信號輸入至模塊，若變量仍然不能顯示，建議使用備件更換。5 個別模塊通訊失敗常見電源端或信號端接線連接不正常