魏慶征（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東　肥城　271612）

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霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)在15000m3空分系統(tǒng)中的應(yīng)用

魏慶征
（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城271612）

摘要：空分，就是用來把空氣中的各組份氣體分離，生產(chǎn)氧氣、氮?dú)?、氬氣的一套工業(yè)設(shè)備?？辗窒到y(tǒng)包括空氣過濾系統(tǒng)；空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)；空氣預(yù)冷系統(tǒng)；空氣壓縮膨脹系統(tǒng)；空氣分離系統(tǒng)；氧氣壓縮；氮?dú)鈮嚎s；液體儲(chǔ)存汽化系統(tǒng)等一系列系統(tǒng)。生產(chǎn)過程中，空分系統(tǒng)要求控制精確、快速、安全、穩(wěn)定，控制信息量大，控制回路復(fù)雜，傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求。經(jīng)多次考察，15000m3空分項(xiàng)目采用美國(guó)Honeywell公司的 PKS集散式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制氧系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高性能采集、監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)；15000m3制氧機(jī)組；Experion 組態(tài)工作室

15000m3制氧機(jī)組工藝較復(fù)雜，空氣壓縮機(jī)把空氣壓縮到0.5MPa，流量為85000NM3/H，壓縮后的空氣通過預(yù)冷系統(tǒng)，降溫至15℃以內(nèi)，經(jīng)純化系統(tǒng)除去水和二氧化碳等雜質(zhì)，通過膨脹機(jī)制冷，增加機(jī)加壓，利用氧氣、氮?dú)狻鍤饫淠郎囟炔煌脑?，在分餾塔內(nèi)分餾出氧氣、氮?dú)?、氬氣，最后分別通過氧氣透平機(jī)、低壓氮?dú)馔钙綑C(jī)、中壓氮?dú)馔钙綑C(jī)、液氬泵把氣體加壓到各氣體管網(wǎng)中，按需求供應(yīng)用戶使用。

生產(chǎn)過程中，主控室需實(shí)時(shí)監(jiān)控制氧工藝中關(guān)鍵參數(shù)，控制系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)上下限報(bào)警、歷史趨勢(shì)記錄、操作人員操作記錄、設(shè)備自動(dòng)控制、設(shè)備聯(lián)鎖啟停機(jī)等各項(xiàng)功能。整套15000m3制氧機(jī)控制系統(tǒng)需要的檢測(cè)點(diǎn)模擬量300點(diǎn)左右，各種設(shè)備運(yùn)行信號(hào)、聯(lián)鎖、控制、切換閥及調(diào)節(jié)閥閥位等開關(guān)量200點(diǎn)左右，順序控制3路，閉環(huán)控制回路有30多路。

空壓機(jī)、氮壓機(jī)、氧壓機(jī)控制啟動(dòng)前運(yùn)行條件滿足后才發(fā)出允許啟動(dòng)信號(hào)，工控機(jī)分別編制啟動(dòng)條件畫面，當(dāng)所有啟動(dòng)條件滿足后，設(shè)備才能啟動(dòng)。運(yùn)行過程中，系統(tǒng)監(jiān)控工藝參數(shù)達(dá)到聯(lián)鎖停機(jī)設(shè)定值時(shí)設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，操作人員可根據(jù)聯(lián)鎖畫面直接查找聯(lián)鎖點(diǎn)，便于快速查詢、排除故障。油泵為關(guān)鍵運(yùn)行輔助設(shè)備，關(guān)乎設(shè)備運(yùn)行安全，根據(jù)工藝、安全要求設(shè)定油壓低于設(shè)定值自動(dòng)啟動(dòng)輔油泵，高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止備用泵。預(yù)冷系統(tǒng)要求嚴(yán)格控制空冷塔、水冷塔液位，如工藝條件不滿足，聯(lián)鎖預(yù)冷系統(tǒng)所有水泵不能啟動(dòng)或停止，排水閥打開，進(jìn)水閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)水位有效控制。純化系統(tǒng)控制要求較高，通過順序控制，兩組純化器輪流使用，6小時(shí)后自動(dòng)切換。分餾塔系統(tǒng)有十幾個(gè)液位、流量要求自動(dòng)控制。膨脹系統(tǒng)為高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，需要聯(lián)鎖膨脹機(jī)及增壓機(jī)進(jìn)口閥門、回流閥開關(guān)。

為保證制氧系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，技術(shù)人員選擇霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用冗余服務(wù)器、冗余控制網(wǎng)絡(luò)（FTE）、冗余電源、冗余防火墻等結(jié)構(gòu)。整個(gè)制氧控制系統(tǒng)配置2臺(tái)工程師站、2臺(tái)操作員站。工程師站用于工程師進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，同時(shí)作為控制系統(tǒng)的主服務(wù)器，對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行保存以及存檔。操作員站是最重要的人機(jī)交互界面，由中控室操作人員使用，用于對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。兩臺(tái)工程師站同時(shí)可用作操作站，按密碼等級(jí)進(jìn)行權(quán)限劃分，保證安全生產(chǎn)的前提下節(jié)約成本。C300控制器通訊由控制器處理模件（CPM）、ControlNet接口，I/O連接模件和冗余模件組成，完成對(duì)生產(chǎn)過程的控制、與I/O連接模件的通信，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等功能。I/O模件主要包括輸入/輸出模塊、背板和數(shù)據(jù)連接電纜等，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。PKS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)均為雙冗余網(wǎng)絡(luò)，由下到上分為I/O網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次。I/O網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)C300控制器與I/O模件的通訊以及I/O模件與現(xiàn)場(chǎng)FTA的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)C300控制器與服務(wù)器的互連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控；信息網(wǎng)絡(luò)用于操作員站與工程師站的通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，操作站可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行。

工程師通過Experion 組態(tài)工作室完成畫面、程序編制，實(shí)現(xiàn)制氧機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。Experion 組態(tài)工作室是一種全新的集成化的系統(tǒng)工程組態(tài)軟件，它充分地改進(jìn)控制系統(tǒng)組態(tài)方式和操作效率。集成化的組態(tài)工作室消除了因使用不同組態(tài)工具去組態(tài)不同畫面而導(dǎo)致的組態(tài)工作的混亂和低效。在組態(tài)工作室里，我們可以任意開啟各種組態(tài)工具，簡(jiǎn)單、快速地完成各項(xiàng)系統(tǒng)組態(tài)工作，在同一地就可對(duì)系統(tǒng)中的所有的服務(wù)器進(jìn)行組態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、開放性、靈活性，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足制氧設(shè)備運(yùn)行要求，從而保證制氧設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。自從2008年該15000m3制氧設(shè)備運(yùn)行以來，制氧設(shè)備從未出現(xiàn)因PKS控制系統(tǒng)硬件故障停機(jī)，運(yùn)行情況良好。

參考文獻(xiàn)

[1]郭斌，祁學(xué)東，馮大博.霍尼威爾DCS控制系統(tǒng)在15000m～03空分中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2010（05）：83-85.

中圖分類號(hào)：TP29

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A