6ES7517-3UP00-0AB0详细说明

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山东招远是中国的金都，国大黄金冶炼股份有限公司是招远的企业，主要以金银冶炼，电解铜，硫酸生产为主。该硫酸生产和余热发电项目于2005年10月投入生产，其采用的是浙大中控JX-300X DCS控制系统。JX-300X DCS是浙大中控WebField集散控制系统家族的重要成员。该系统全智能化设计，真正实现了热冗余和故障自诊断功能。对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一套技术成熟、性能稳定、功能完善、经济实惠的控制系统。该系统的使用，不但大大提高了硫酸生产的效率，节省了大量劳动力，也为生产的正常进行提供了有力保障。
1  硫酸生产及余热发电工艺

2  DCS结构及组成
2.1  DCS系统结构图

2.2  管理监控层 
    该DCS控制系统上层共配置了五个操作站，按工段划分，硫酸生产工段三个操作站：一个工程师站（兼操作员站），两个操作员站。其中把工程师站和一个操作员站配置在硫酸生产总控室，另外一个操作员站配置在焙烧工段控制室。余热发电工段两个操作站：一个工程师站（兼操作员站），一个操作员站，两个站都配置在发电控制室。所有操作站监控软件均采用浙大中控实时监控软件包AdvanTrol作为监控平台，且运行独立工程，其中一台退出不会影响其他计算机运行。在工程师站上还安装了AdvanTrol组态软件包，用来对系统进行组态维护。
2.3  现场控制站
    该DCS控制系统共配置了三个控制站：硫酸生产工段两个控制站，余热发电工段一个控制站。每个控制站的主控制卡、数据转发卡、供电单元及有重要控制回路的I/O卡件都采用1：1冗余配置。
2.4  网络冗余
系统采用双高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络。它直接连接系统的控制站、操作站、工程师站、通讯接口单元等. JX-300X DCS系统SCnet Ⅱ网络采用双重化冗余结构。在其中任一条通讯线发生故障的情况下，通讯网络仍保持正常的数据传输。系统内部采用SBUS冗余高速数据网络，是主控制卡、数据转发卡等卡件的信息通道，主要功能是扩展I/O机笼单元和机柜。
2.5  I/O模块配置
按照硫酸生产的工艺要求（以设计图纸为主），我们在经过对现场各个设备测点考察后，统计出了各个工段的测点数量，按照制酸系统和余热发电系统划分，如下表所示：
系统I/O点统计（表1）：

按照自动化工程设计的原则，我们在设计配置中充分考虑了测点余量。
根据测点的设计配置，结合浙大中控JX-300X DCS系统I/O模块的特点，我们给出该DCS系统I/O模块的配置，如下表所示：
控制站I/O模块配置（表2）：

3  系统控制功能  
   该DCS系统实现了工艺要求的各工段重要测点数据在上位机的实时采集和显示，对现场几十台调节阀和三台变频器的自动控制，和工艺要求的安全生产联锁控制，以及与其他厂家PLC和模块通讯。
3.1   净化工段增湿塔温度联锁控制
    净化工段增湿塔T301气体出口有三个温度测点，位号分别为TE-301a,TE-301b,TE-301c，实现温度报警及三取二温度联锁控制。即当温度指示TIA-301a,TIA-301b,TIA-301c中有两个温度为≥70℃时，去开电动阀门TV-301和停SO2风机。控制原理图如图3所示：

3.3   余热发电系统安全保护ETS联锁控制
    该联锁控制是整个DCS系统重要，也是复杂的联锁控制，实现该联锁的控制，余热发电系统才能安全有序地投入生产，否则后果不堪设想。首先简单介绍一下该联锁的控制原理：首先对工艺要求的条件分别联锁，即对现场仪表采集的数据按照工艺要求的参数（高低限报警）进行设置，利用逻辑关系实现条件联锁。然后利用条件联锁实现报警首出联锁，即发现先产生报警的参数。后实现因报警而产生的安全动作联锁。保证整个发电系统的安全。联锁图如图4所示：

3.5　与其他厂家PLC和模块通讯
    浙大中控JX-300X DCS系统通过在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现与PLC等数字设备的连接。在该项目DCS系统中，实现了与SO2风机房GE PLC和循环水工段泓格采集模块I7188XA和M7017的通讯。通讯方式为485总线，协议为MODBUS。
    另外还配置了两台UPS电源：SANTAK 10KVA，15KVA不间断电源。DCS系统所有用电都通过UPS电源供给，在市电停电时，UPS电源仍然能够提供1小时以上的供电，保障DCS系统操作、监控的顺利进行。
5  结论
    该硫酸生产和余热发电DCS自动化系统从2005年10月投入生产以来，运行情况良好，达到了预期目标，充分发挥了DCS控制系统运行可靠，检测灵活，维护方便的优点。系统操作简便、开放性强、性能价格比高。DCS系统的应用大大提高了生产效率,节省了人力,降低了硫酸制造成本,并改善硫酸的质量。实践表明DCS在工业生产中是大有作为的

1  原控制系统的不足 
    我厂2号机立窑和粘土烘干机分别于1992年、1993年选用了LFEF型玻纤袋除尘器。该除尘器采用了分室反吹、定时定阻清灰、温度检测显示等技术,可不停机分室换袋,除尘效果明显,是较理想的除尘设备。除尘器控制系统应用Z—80单板机进行控制。经过一段时间使用后,发现该控制系统存在以下不适应我厂运行条件和环境的问题。
    (1)系统中的转换开关、中间继电器过多(转换开关7个、中间继电器达20～30个)。由于触点开关受运行环境影响大,因而故障率高,据统计两台除尘器因控制系统故障停机占整个除尘器停机时间的2/3左右。
    (2)系统设计中程序控制可调性差,停电后记忆功能易消失,送电后,需重新修改参数值,给岗位操作工带来不便。

    鉴于上述原因,在对3号机立窑、矿渣烘干机采用LFEF型玻纤袋除尘器进行除尘改造的同时,在该除尘器控制系统应用了日本立石(OMRON)公司生产的可编程序控制器(即PC)代替原设计中的单板机。经过近三年的使用,取得了满意效果。 

    2  PC机控制系统设计 
    2.1  控制过程分析
    除尘器的控制,是一种延时控制过程。PC机上电10s,卸灰螺旋输送机开;5s后卸灰阀动作开始卸灰,每室卸灰时间为5s,室间卸灰间隔2min,后一室卸灰后20s,卸灰螺旋输送机停。10s后,反吹风机开;5s后清灰阀动作开始清灰,每室清灰时间为5s,室间清灰间隔为3min,后一室清灰后10s,反吹风机停,除尘器一个工作周期结束。20min后第二个工作周期开始。当废气温度超过上限,为防止烧毁滤袋,冷风阀打开;当废气温度低于下限,为防止糊袋,PC机发出音响报警信号,通过调节烘干燃烧室加煤量或减少被烘物料下料量来提高废气温度;当废气温度恢复正常后,冷风阀自动关闭,燃烧室加煤量或被烘物料下料量即可恢复正常。 
    2.2  系统功能设计
    现以矿渣烘干机用8室袋除尘器为例说明。为满足生产要求,设计了手动/自动控制方式。当开关K1处在“手动”位置,可在控制屏中用手动完成除尘器清卸灰动作;当K1处在“自动”位置,系统进入自动工作状态。选用C28P—CRD—A+C16P—DR—A型PC机即可满足系统功能要求。系统中有4个输入信号,23个输出信号,内部信号采用TIM计时器和CNT计数器。

    2.3  程序设计

    程序设计采用梯形图语言。该设计共分三个部分:一是机器系统及检测报警系统;二是卸灰控制部分;三是清灰控制部分。为适应生产工况变化,设计中为所有参数可随时调整并有记忆功能。

    为提高系统可靠性,对反吹风机、冷风阀等控制输出,增加了阻容保护回路。 

    3  控制系统调试 

    本系统先采用模拟调试,即模拟各种输入信号并对所有输出信号进行测试,看其是否符合控制过程要求,用以考察PC机的控制程序的完整性和可靠性。然后,再现场进行空载联动试车,后进行带负荷联动试车。 

    4  使用效果 

    (1)简化了控制系统,节省了大量有触点控制元件,工作性能可靠,降低了控制系统的故障率。除尘器的运转率比改造前提高二十六个百分点。

    (2)时间参数可根据工艺要求随时调整,且不受停电等因素的影响。修改参数简单易行,还可灵活进行各室清灰顺序的组合,对含尘气体通过量较大的室和粉尘滞留过多的室可有重点地进行清理,保证了过滤效果,满足了工艺变化的要求。 

    (3)减少了维修工作量,降低了维修费用,系统操作简单,岗位工人容易掌握、调整。