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文檔簡介
1、Honeywell TPS 系統(tǒng)在催化重整裝置中的應(yīng)用劉建宇 大慶煉化公司機電儀廠 04595616461 摘要:本文共分兩部分,第一部分著重介紹Honeywell公司的TPS系統(tǒng)。第二部分著重介紹該系統(tǒng)在催化重整裝置中對一些特殊控制功能的實現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:DCS、TPS系統(tǒng)、控制方案煉油廠催化重整裝置的主控室內(nèi)原來采用盤裝二次表的控制方式。在今年的改擴建工程中新增了許多回路。但控制盤已無法增加二次表,且原來的二次表由于運行多年,故障率高,已無法滿足生產(chǎn)的需要。因此在改造工程中將室內(nèi)的通道式儀表盤取消,更換為集散控制系統(tǒng)。經(jīng)過技術(shù)招標,采用了Honeywell公司的TPS系統(tǒng)。一、 Honey
2、well的TPS系統(tǒng)Honeywell TPS系統(tǒng)由以下5部分組成歷史模件HM(冗余)操作站GUS 2操作站GUS 1 LCN 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM(冗余)高性能控制站HPM(冗余) UCN 圖一、TPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖1、 操作站GUS它是由顯示器、主機、鍵盤、鼠標等組成的人機接口,實現(xiàn)集中監(jiān)視、集中操作和集中管理。TPS系統(tǒng)采用Windows NT操作系統(tǒng),具有技術(shù)先進、功能強大、操作方便、開放性好、安全性高等優(yōu)點。TPS系統(tǒng)將自動控制功能與信息管理技術(shù)融為一體,可以向用戶提供全方位的解決方案。2、 歷史模件HM HM用于存儲系統(tǒng)信息及與生產(chǎn)過程相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)。在硬件上為硬盤冗余結(jié)構(gòu)。具體存儲內(nèi)
3、容包括:、連續(xù)過程歷史數(shù)據(jù) 、事件雜志 、過程事件 、系統(tǒng)順序事件 、圖形文件 、數(shù)據(jù)庫 、用戶文件 、系統(tǒng)組態(tài)文件 、系統(tǒng)文件 、在線分析軟件。3、 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIMNIM提供了LCN與UCN網(wǎng)絡(luò)之間的通道,完成LCN與UCN網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸技術(shù)和通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。NIM的冗余配置使得當主NIM發(fā)生故障時,自動切換到備用的NIM上,保證操作的連續(xù)性。4、 高性能控制器HPMHPM具有高度靈活的數(shù)據(jù)采集輸入輸出和控制功能,可實現(xiàn)常規(guī)控制、邏輯控制和順序控制。它采用先進的多處理器結(jié)構(gòu),用不同的處理器完成不同的任務(wù)。HPM包括高性能過程管理站模件HPMM、I/O子系統(tǒng)、FTA及電源等組成。HPMM由
4、控制/通訊卡及I/O鏈路接口卡組成。I/O子系統(tǒng)由多種I/O信號處理卡完成所有現(xiàn)場信號的采集和控制功能,不需要HPMM介入。HPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖二。HPM控制站具有如下特點:、冗余控制器模件HPMM,冗余電源系統(tǒng),冗余控制I/O卡件,冗余通訊電纜,保證安全性、多處理器結(jié)構(gòu)(每個IOP均有獨立的CPU),系統(tǒng)負荷低、能通過SI串行接口卡與MODBUS兼容子系統(tǒng)、AB子系統(tǒng)進行雙向通訊、能用豐富的軟件模塊搭建各種復(fù)雜控制方案??捎肅L語言編寫實現(xiàn)所需求的特殊算法或批量控制功能。、數(shù)據(jù)點的分配可以在線靈活修改。、全部卡件采用先進的高質(zhì)量防腐劑涂面,可靠耐用。、所有卡件可以帶電插拔、更換。5、 控制網(wǎng)絡(luò)
5、包括局域控制網(wǎng)絡(luò)LCN和萬能控制網(wǎng)絡(luò)UCN。LCN網(wǎng)實現(xiàn)集中管理,UCN網(wǎng)實現(xiàn)過程功能,與HPM、LM、SM、PLC等相連,實現(xiàn)各種控制功能。GUS 2GUS 1HM LCN電纜NIM1NIM2FTAIOP1UCN接口模件控制/通訊處理器I/O鏈接處理器 I/O卡冗余IOP2 。 。 現(xiàn)場 。 接線UCN接口模件控制/通訊處理器I/O鏈接處理器 FTAIOPn 冗余I/0鏈接電纜 冗余UCN電纜 圖二、HPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖二、DCS系統(tǒng)的施工及控制系統(tǒng)的組態(tài)、DCS系統(tǒng)的施工此次改造將原來的通道式儀表盤拆除,室內(nèi)所有的盤裝、架裝表均取消,只保留現(xiàn)場來的信號電纜。新增的DCS系統(tǒng)主要包括兩臺操作站、
6、一臺工程師站、一個LCN機柜(內(nèi)部裝有HM和NIM)、兩個HPM柜、一個電源柜、一個安全柵柜。由于設(shè)計院不負責控制室內(nèi)的設(shè)計,因此有關(guān)各個機柜的擺放、控制站硬件資源的分配、電源的分配、回路接線圖等都由我們自己設(shè)計;現(xiàn)場的機柜安裝、回路接線由我們自己完成;用戶軟件的組態(tài)也由我們自己完成,因此整個DCS系統(tǒng)的施工完全是由我們儀表分公司獨立完成。從兩個多月的運行情況看,系統(tǒng)工作完全正常、。這充分表明儀表分公司在有關(guān)DCS系統(tǒng)的總體規(guī)劃、現(xiàn)場施工、軟件組態(tài)等方面已具有相當強的實力。HPMFTA柜HPM卡件柜LCN柜機組PLC柜2機組PLC柜1電源柜安全柵柜輔助盤打印機操作站操作站工程師站電源電纜信號電
7、纜通訊電纜 圖三、控制室內(nèi)DCS系統(tǒng)布置簡圖、控制系統(tǒng)軟件的組態(tài)主要包括以下幾大部分:1、LCN網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)主要定義LCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點的地址、類型、硬件配置等;以及系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置;HM的存儲空間的劃分及初始化;系統(tǒng)軟件的拷貝2、UCN網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)主要定義UCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點地址、類型、硬件配置等;硬件I/O點的組態(tài),控制算法的選擇及回路的連接3、數(shù)據(jù)庫的組態(tài)主要定義每個操作區(qū)域中包含的單元數(shù),操作組的定義,多種記錄的編制4、用戶流程圖的繪制流程圖中具有現(xiàn)場各種工藝參數(shù)的實時數(shù)據(jù)顯示,以及塔罐液位、機泵運轉(zhuǎn)等動態(tài)顯示,是操作員監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程的窗口。5、連續(xù)歷史組的組態(tài)將需要進行歷史存儲的工藝參數(shù)進
8、行定義 6、用戶自定義鍵的組態(tài) 用于定義最多86個用戶自定義鍵的功能,例如用于調(diào)用某個流程圖、操作組等畫面。、特殊控制功能的實現(xiàn)催化重整自控系統(tǒng)除常規(guī)單回控制外,還有串級、分程、選擇控制等復(fù)雜控制回路。另外,原設(shè)計中有專門用于實現(xiàn)裝置ESD功能的PLC和輔助操作臺。但施工過程中,設(shè)計出變更將PLC和輔助操作臺取消,由DCS系統(tǒng)實現(xiàn)裝置ESD功能。這是此次DCS系統(tǒng)改造施工中的技術(shù)難點。下面重點對DCS系統(tǒng)如何實現(xiàn)裝置ESD聯(lián)鎖功能進行介紹。本裝置ESD聯(lián)鎖主要功能是:、當燃料氣壓力低低時關(guān)閉燃料氣緊急切斷閥,防止回火;、當進料泵出口流量低低時,停泵并關(guān)閉相應(yīng)加熱爐的燃料氣緊急切斷閥;、當四合一
9、爐的鼓風機停止運行時,打開四個快開風門繼續(xù)供風。ESD聯(lián)鎖功能通過以下兩個方面實現(xiàn):、模擬操作臺功能的實現(xiàn)原設(shè)計中有輔助操作臺,上面安裝有多個旁路切換開關(guān)、手動聯(lián)鎖按鈕、復(fù)位按鈕。操作臺取消后,必須在DCS操作站上做一幅模擬操作臺功能的流程圖,上面畫有各種開關(guān)及按鈕。這些開關(guān)及按鈕必須向真的一樣可以操作,實現(xiàn)其特定功能。如下圖所示。圖中 表示旁路切換開關(guān), 表示按鈕。當旁路開關(guān)的箭頭偏向右側(cè)的“A”位置時,表示開關(guān)處于自動位置,此時箭頭為綠色。當旁路開關(guān)的箭頭偏向左側(cè)的“B”位置時,表示開關(guān)處于旁路位置,此時箭頭為紅色。旁路開關(guān)下面的文字表示被旁路的聯(lián)鎖信號名稱,名稱前面的方塊表示聯(lián)鎖信號的狀
10、態(tài)。綠色表示信號正常,紅色表示聯(lián)鎖條件滿足。當按鈕的內(nèi)部為綠色時,表示按鈕沒有按下。當按鈕的內(nèi)部為紅色時,表示按鈕按下。要實現(xiàn)上述功能,首先要找到合適的功能塊,使它的某個參數(shù)既能夠被畫面上的操作改變狀態(tài),而且又能作為邏輯功能塊的輸入信號。經(jīng)過查找、測試,選擇了“Switch”模塊,它的S1、S2等參數(shù)既能被畫面操作改變狀態(tài),又能作為邏輯功能塊的輸入信號。其次要對模擬操作臺畫面中的開關(guān)或按鈕編輯腳本,實現(xiàn)正確的操作及顯示。下面是開關(guān)的腳本,它實現(xiàn)的功能是:用鼠標左鍵單擊開關(guān)的圖形,則彈出一個對話框,提示你是否進行操作,如果選擇是的,則系統(tǒng)自動改變相應(yīng)的“Switch”模塊的S1、S2的狀態(tài),同時
11、改變箭頭的偏轉(zhuǎn)方向及顏色。旁路開關(guān)的腳本編輯:Sub OnLButtonClick()If lcn.pb1201.s2 then Begin Dialog Userdialog ,170,48,“Conform Dialog”O(jiān)KButton 122,7,40,14CancelButton 122,27,40,14 Text 16,16,100,20, “Press “OK”to switch to state “BYPASS”control。”,。Text1End DialogDim a as userdialogr%=dialog(a)if r%= -1 then lcn.pb1201.s
12、2=“false”lcn.pb1201.s1=“true”End ifElseBegin Dialog Userdialog1 ,170,48,“Conform Dialog”O(jiān)KButton 122,7,40,14CancelButton 122,27,40,14 Text 16,16,100,20, “Press “OK”to switch to state “AUTO”control?!保?。Text1End DialogDim b as userdialog1r%=dialog(b)if r%= -1 then lcn.pb1201.s1=“false”lcn.pb1201.s2=“tr
13、ue”End ifEnd ifEnd SubSub OnDataChange() If Lcn. pb1201.s2 then Group10.visible=true Else Group10.visible=false End if If Lcn. pb1201.s2 then Group09.visible=false Else Group09.visible=true End if End sub、聯(lián)鎖邏輯功能的實現(xiàn)例如加熱爐F3202的聯(lián)鎖邏輯圖如下:燃料氣壓力低低PALL13611SRANDOR燃料氣閥切斷XCV1359 1燃料氣壓力低低PALL1370 10燃料氣壓力旁路PB11
14、08 1手動停爐按鈕PB11090復(fù)位按鈕PB1110實現(xiàn)該聯(lián)鎖邏輯的功能框圖如下:壓力聯(lián)鎖信號數(shù)字組合點現(xiàn)場切斷閥邏輯點數(shù)字輸出點閥位回訊開關(guān)及按鈕信號數(shù)字輸入點燃料氣壓力信號由現(xiàn)場的壓力開關(guān)和壓力變送器分別測量,送到控制系統(tǒng)內(nèi)進行二取二,即只有壓力開關(guān)和壓力變送器同時測出燃料氣壓力低,才能發(fā)出聯(lián)鎖信號。旁路開關(guān)和按鈕用“SWITCH”模塊來實現(xiàn)。邏輯功能用邏輯點(LOGIC POINT)實現(xiàn)。聯(lián)鎖邏輯輸出通過數(shù)字組合點(DIGITAL COMPOSITE POING)實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。下面重點對邏輯點進行介紹邏輯點主要包括邏輯塊、輸入連接、輸出連接、旗標點、數(shù)字點等幾部分。輸入連接 邏
15、輯塊 輸出連接LOGALG1LISRC(1)-L(1) SO(1) LOSRC(1) LODSTN(1)。 LOENBL(1)。 。 。LOGALG1LISRC(12)-L(12) SO(24) LOSRC(12) LODSTN(12) LOENBL(12)數(shù)據(jù)點 旗標點NN(1)NN(8) FL(1)FL(12)1個邏輯點最多可以有12個輸入、24個邏輯塊、12個輸出。實際數(shù)量由LOGMIX參數(shù)決定,有12-24-4、12-16-8、12-8-12三種組合方式。邏輯塊能完成的功能如下:序號邏輯功能功能符號序號邏輯功能功能符號1與AND11大于GT2或OR12大于等于GE3與非NAND13小于
16、LT4或非NOR14小于等于LE5非NOT15固定脈沖PULSE6異或XOR16最大寬度脈沖MAXPULSE7四選二QOR217最小寬度脈沖MINPULSE8四選三QOR318上升沿延時ONDLY9等于EQ19下降沿延時OFFDLY10不等于NE20R-S觸發(fā)器FLIPFLOP從上表可以看出邏輯點所提供的功能完全滿足實現(xiàn)裝置ESD聯(lián)鎖邏輯功能的要求。組態(tài)后的邏輯功能經(jīng)過開工前的聯(lián)鎖調(diào)試以及開工中的應(yīng)用,完全符合設(shè)計要求,能夠起到緊急情況下安全保護的作用。三、結(jié)論從幾個月的運行情況看,這套DCS系統(tǒng)運行平穩(wěn),提供的控制手段和控制精度完全滿足工藝生產(chǎn)的要求。提供的操作界面友好、靈活,深受工藝人員的好評。當然從另一方面也體現(xiàn)出儀表分
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