程晶晶 何魁艷

1 軟件配置及系統(tǒng)功能

1.1 軟件配置

DCS的組態(tài)主要包括應(yīng)用組態(tài)和系統(tǒng)組態(tài)兩種。應(yīng)用組態(tài)軟件用來建立功能模塊，將這些功能模塊構(gòu)成控制回路，從而實(shí)現(xiàn)各種控制功能。系統(tǒng)組態(tài)軟件包括建立網(wǎng)絡(luò)、定義系統(tǒng)信息、登記設(shè)備、分配系統(tǒng)功能，從而將一個(gè)物理的DCS系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)邏輯的DCS系統(tǒng)，方便系統(tǒng)管理、維護(hù)、診斷和查詢。

1.2 系統(tǒng)功能

1.2.1 Delta V Explorer瀏覽器

系統(tǒng)組態(tài)的主要導(dǎo)航工具為Delta V瀏覽器。

1.2.2 Delta V Control Studio組態(tài)工作室

Delta V組態(tài)畫面直觀，圖形化模塊控制策略庫、標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)庫和操作員界面組成了組態(tài)工作室。

1.2.3 監(jiān)控畫面組態(tài)

工藝流程圖畫面、操作面板畫面等設(shè)計(jì)通過DCS的監(jiān)控畫面組態(tài)來實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目采用了Delta V Operator對畫面進(jìn)行組態(tài)，圖1為硝酸生產(chǎn)裝置氨蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程圖的人機(jī)界面。

圖1 氨蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程圖

1.2.4 報(bào)警信息系統(tǒng)

操作員通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的報(bào)警瀏覽工具可以直觀查找到特定區(qū)域的報(bào)警信息。此外，系統(tǒng)提供以下4種防止干擾報(bào)警的策略來防止操作員的誤操作：報(bào)警旁路、報(bào)警禁止區(qū)域、報(bào)警條件、報(bào)警禁止功能塊。

1.2.5 趨勢畫面

趨勢畫面包括實(shí)時(shí)畫面和歷史畫面，呈現(xiàn)參數(shù)的變化趨勢。通過趨勢曲線操作員可以判斷控制效果的好壞。操作員可以通過點(diǎn)擊“組態(tài)趨勢組”按鈕創(chuàng)建和存儲(chǔ)用戶選擇的參數(shù)的趨勢圖。

1.2.6 事件記錄

可以通過Delta V的事件記錄采集到完整的數(shù)據(jù)值及其對應(yīng)的時(shí)間標(biāo)簽，也能精確反映出報(bào)警事件發(fā)生的真實(shí)狀況，包括多個(gè)控制器和工作站在內(nèi)的所有系統(tǒng)事件：操作員改動(dòng)、回路參數(shù)調(diào)整、控制模塊修改等組態(tài)下裝、報(bào)警和設(shè)備狀態(tài)改變等，都能被事件記錄采集到。同時(shí)可根據(jù)需要自動(dòng)導(dǎo)出每種事件的相關(guān)信息，如操作員在何時(shí)做過什么改動(dòng)都將被記錄。

1.2.7 報(bào)表軟件

Delta V報(bào)表軟件是基于Excel格式的報(bào)表和數(shù)據(jù)分析工具，利用它可訪問Delta V所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、連續(xù)歷史庫和事件庫。

2 控制系統(tǒng)組態(tài)典型應(yīng)用

2.1 控制系統(tǒng)組態(tài)

硝酸裝置DCS系統(tǒng)組態(tài)主要包括硬件組態(tài)、I/O點(diǎn)組態(tài)、工藝流程圖組態(tài)、控制策略組態(tài)等組態(tài)步驟。自定義控制策略組態(tài)是整個(gè)DCS系統(tǒng)組態(tài)的核心，所有系統(tǒng)設(shè)備的啟停、聯(lián)鎖保護(hù)、自動(dòng)控制的實(shí)施等均是通過自定義控制策略組態(tài)來完成的。

2.2 組態(tài)應(yīng)用實(shí)例

通過上述組態(tài)過程，硝酸裝置DCS系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了真正意義上的集散控制，現(xiàn)以硝酸裝置氨-空比值與氧化爐溫度串級控制系統(tǒng)為例簡單介紹其控制策略的組態(tài)過程。串級控制系統(tǒng)方塊圖如圖2所示，串級控制主回路模塊組態(tài)如圖3所示，串級控制副回路模塊組態(tài)如圖4所示。

圖2 串級控制系統(tǒng)方塊圖

圖3 串級控制主回路模塊組態(tài)圖

圖4 串級控制副回路模塊組態(tài)圖

在硝酸生產(chǎn)工藝流程中，硝酸的質(zhì)量指標(biāo)必須在氨的氧化環(huán)節(jié)達(dá)到一定的要求，氨的氧化是在重要設(shè)備氨氧化爐中完成的，氨氧化爐的溫度與氨-空比值之間存在一定的相關(guān)性，氨-空比值的變化直接影響到氨氧化爐的溫度。選擇了氨-空比值FFC300001與氨氧化爐溫度TIC301006之間串級控制，系統(tǒng)圖如圖5所示，氨氧化爐溫度是主變量，其構(gòu)成的回路為主回路，氨-空比值是副變量，其構(gòu)成的回路為副回路。以TIC301006作為FFC300001的輸入，主控制器的給定來自副控制器FFC300001的調(diào)節(jié)單元。

通過以上控制回路圖以及方框圖，硝酸裝置DCS系統(tǒng)通過控制器控制策略的組態(tài)對氨-空比值與氧化爐溫度串級自動(dòng)控制方案進(jìn)行了組態(tài)，為了保證系統(tǒng)投入自動(dòng)控制的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，對串級控制系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行了嚴(yán)格的計(jì)算同時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的溫壓補(bǔ)償。

3 結(jié)語

圖5 氨-空比值與氧化爐溫度串級控制系統(tǒng)圖

筆者參與了建峰硝酸裝置DCS系統(tǒng)建設(shè)全過程，從最初設(shè)計(jì)、設(shè)備采購、軟件組態(tài)到最終調(diào)試投運(yùn)。從調(diào)試試運(yùn)行效果來看，系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定、運(yùn)行人員反應(yīng)較好。通過上述DCS系統(tǒng)軟硬件的配置為硝酸裝置今后的長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況，并借鑒已往的運(yùn)行、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)制訂了有效可行的控制方案，通過組態(tài)實(shí)施后，為系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了可能。硝酸裝置的投產(chǎn)不僅成為了建峰工業(yè)集團(tuán)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，而且也為整個(gè)醫(yī)藥控股集團(tuán)今后的飛速發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。

[1]劉二雄.熱工儀表及自動(dòng)裝置技術(shù)問答[M].1版.北京：中國電力出版社，2005.