西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8大量库存
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一、 工艺过程简介
由配料岗位生产的料液放入储罐中待用，料液必要的理化指标经检验合格后即可投入生产。干燥介质（空气）在换热器中经热风炉烟道气加热至所需温度后，由塔顶经布风板进入干燥塔内。具有一定温度及浓度的料液由计量泵加压后经塔项孔板喷出，在干燥塔内上部空间形成具有一定分布密度的料幕区。料粒与热空气自上而下，顺流进行热量及水份交换，大部分干物料由塔底泄出，部分细粉料随空气由引风机从塔底出风抽入旋风除尘器中，定期由旋风下料器排出。（图1所示）
二、 系统规模
系统规模为：模入AI：26点，模出AO：10点，开入DI：28点，开出DO：14点，
共计：78点
三、 控制系统选型：
由于该工程为计算机改造项目，没有条件将系统（特别是计算机部分）安置在一个环境相对较好的控制室中，只能与原来的仪表盘一起放在现场操作室内。环境相当恶劣，粉尘严重，且特别易吸潮，强腐蚀性；整个操作平台上有严重的震动；另因现场测温元件及信号线沿用已有的，这些信号线与大型风机等的动力线混敷设，无任何抗干扰措施。针对以上情况并考虑能够尽量节能挖潜，所以我们选用了以下设备作为控制系统的软硬件平台：
1 计算机及外设（操作站）： 15”高分辩率彩显/研华媒体工控机/500VA UPS供电
完成工艺过程监视、数据表显示、控制回路设定、趋势曲线图、报警显示记录、报表打印及系统自诊断等。
2、控制系统（控制站）： 选用美国OPTO 22公司SNAP 现场分布式I/O控制系统
该系统具有以下特点：各硬件组成结构紧溱，欧式PIN接插件可靠性强于金手指型，优质铝合金外壳封型较好，因此特别适宜于安装在环境恶劣的工作场所，与上位机通信灵活，一根电缆进控制室即可，节约了大量的电线，且系统软硬件环境的开放性使得其扩展及网络化集成工作非常容易实现。另外其现场I/O模块采用4000VDC光电隔离，具有及强的抗电磁干扰能力，各通道分别设置看门狗，且质量终身保用；控制器可双机热备，RAM/EEPROM方式仍你选择，完成控制策略的执行及分发，并负责与主机的通信；单元控制器，协调本单元内各模块、通道的工作，完成单元内的工程单位转换、非线性处理、PID运算、报警处理、滤波、开方等基本操作，并与控制器进行实时数据交换，向控制器发出中断请求等。该系统采用多级CPU并行处理模式，可靠性高，运算速度快，非常适用于实时测控领域。
3、控制软件：
OPTO 22公司的FACTORYFLOOR工控软件，完成控制应用程序的组态、调试、实时人机界面、通信控制以及实现工厂级管控一体化等。与其它组态软件比较，其完全开放的系统模式及第三方产品（只要是用Microsoft VB/VC++开发的应用程序）的良好兼容性，为用户提供了友好的二次开发环境。
4 现场仪表及执行器：
1） 37KW引风机、11KW送风机及炉膛鼓风机，采用西门子公司ECO系列变频器控制；
2） 日本生产的大气露点仪，用于监视环境湿度的变化；
3） 密度式料液浓度计；
4） 笛型管配套电容式差压变送器，对热风量进行监测；
5） 电容式差式变送器测负压，监视换热器及干燥塔的工作状态；
6） 利用铠装热电阻快速准确测量料液温度；
7） 气动薄膜调节蝶阀，对经过换热器的热载体部分旁路，进行塔顶温度修正；
四、 控制关键：
1、开关量部分：
1） 根据人工指令，并结合高位槽料位情况以及料液温度控制料泵的运行；
2） 根据人工指令、热风温度及热风量的大小以及运行中隔膜泵的压力变化，控制隔膜泵的运行。
3） 根据炉膛温度与其设定值的偏差，进行送煤机的时间比例（TPO）控制；
4） 按热风炉操作规程进行排渣提醒，并在规定时间内无人工排渣过程时，进行强制定时排渣；
5） 高位槽、低位槽及水沫除尘料位报警；
6） 对人工停车指令进行确认，按规程中的指标要求完成整个工艺过程（含热风炉、换热器）自动停车的全部顺序控制；
2、模拟量（工艺参数）部分：
干燥过程工艺参数监控的终目的是为了保证产品水分、不溶物及有效成分含量等理化指标符合产品质量标准要求，但就目前国内而言，还无法实现对以上工艺指标的连续在线检测，但在工艺设备正常的情况下，只要把影响干燥过程热量平衡及物料平衡的操作参数进行平稳控制，并根据一些不可控因素（大气湿度、温度、料液温度、浓度）的变化，适当修正操作参数，仍然可使产品的质量指标较小的波动，从而获得较好的控制效果。
另外，从控制的角度来看此具体干燥工艺，是一个典型的多输入/多输出系统（MIMO），其中某些耦合关系还存在较复杂的非线性特征；由于隔膜泵结构所限，无法对其打料进行自动liuliang控制，也就是说，在系统处于全自动运行状态时，料液liuliang在任何情况下都有相对稳定（除非设备管道故障），这就限制了所采取的调节手段只能在热风系统进行（比如：风量、进塔/出塔温度、进塔出塔负压等），无论是热风系统本身还是环境、原料属性（温度、liuliang、压力及浓度等）引起的干燥状态的改变，都只能由热风参数的变化来得到修正。如前述，由于热风炉固有的热惯性及其对进塔热风温度有严重的纯滞后影响，这就很难保证干燥状态在任何情况下（工艺设备管道故障除外）都能得到较好的稳定。因此若采用常规PID算法实现参数的自调几乎是不可能的。
针对以上情况，在系统具体实现上，我们在各个相对独立的控制环节分别采取了以下措施：
1） 热风炉炉温自动控制；
首先计算塔顶温度与其设定值的偏差Et1及塔底温度与其设定值的偏差Et2的加权和，并将其作为炉温设定值（初值由人工给定）的修正增量对炉温设定值进行在线实时修正。
对炉温的具体控制，同步采取了两种手段：
一是根据炉温的偏差对送煤机进行时间比例（TPO）控制；同时也利用炉温偏差对热风炉送风机进行增量型PI控制。其目的在于尽量减小热风炉热惯性的影响并大可能地保证煤的完全燃烧。增设烟道气负压及换热器出口温在线检测，对换热器及炉尾引风机运行状况进行监视。
2） 干燥状态自动控制系统：
即是指利用热风量、炉温及干燥引风机对干燥过程的各工艺参数进行自动控制，工艺参数包括热风是量、热风温度、进塔/出塔空气负压、出塔斯社尾气温度等。如前所述，在运行过程中，需根据一些不可控因素的变化对工艺参数的设定值作相应调整。
具体实施时，利用矩阵分析方法对某些工艺参数进行多重解耦控制，从而达到尽量减小控制回路间串扰的目的，见下框图（图3）；
附：解耦前工艺参数影响关系：
如图所示，对于象大气温度、湿度以及料液温度、浓度这样渐变的，但又不可忽视的不可控干扰，利用来实时在线修正工艺参数设定值，但系统具有前馈校正的特性，从而改善由于热风系统存在大的纯滞后特性而对控制品质造成的不良影响。
3） 所有PID环节都采用增量型算法，即：
U（K）=A*E（K）-B*E（K-1）+C*E（K-2）
A=Kc（1+T0/T1+Td/To）
B=Kc(1+2*Td/To)
C=Kc(Td/To)
E(k)=Qr(k)-Q(K)
式中：
U(K——为第K次采样周期时系统的控制作用；
E(K)——为第K次采样周期的偏差；
Qr(K)——为第K次采样周期的给定值；
Q(K)——为第K次采样的实测参数值；
Kc——比例环节主导时间常数；
T0——受控环节主导时间常数；
T1/Td——分别主积分/微分时间
五 系统实际运行情况：
1 工艺参数的控制质量指标：
1） 炉温的稳定度为：一般情况下，偏差<=2.5℃，设定值大幅度调整时，其大超调不超过10℃；
2） 负压的调整精度为：偏差<=50Pa.
3） 进/出塔气体温度的稳定度为：偏差<=±0.5℃;
4） 在大气湿度不变的前提下，风量的波动<=5%;
5） 投入自动时不需要象常规PID那样要求有严格的前提条件；工艺设备不正常（主要指隔膜泵压力不稳）时，系统自动切入手动操作模式。
2 各项经济技术指标考核结果：
本系统自去2000年9九月份投运后，各项指标均达到合同要求。在能耗（煤、电）基本不变的前提下，单产量度增加了18%以上，由原来的313Kg/h（合同规定）增加到370Kg/h以上；产品水分波动范围由原来的7.5%-12%缩小到0.5%以内，不溶物含量也由原来的0.3%-0.55%减小到0.2%以内，从而使铬含量的稳定度大大tigao。另外在生产过程中，由于原料量（隔膜泵开度）保持不变，系统处于均衡生产状态下，从而减小了故障停车时间，原来几乎每个班要撤换或清洗一次孔板，同时由于滴料等原因造成的结块现象严重，几乎每出2桶粉料就有1桶块料。投入本系统后，只要隔膜泵不出故障（比如卡弹），可作到24小时甚至更长时间的不间断生产，每个班所出的块料不到1桶（原来为7-8桶）。
热风炉处于微负压运行状态，且炉温也平衡下来，不再出现以前那种忽高忽低、波动范围达20-30℃的情况，而且炉膛送风机一般不会工作在大负荷下，因此热风炉及其辅设的故障率也大大地降低了。
在去年上半年我们到该厂考察期间，经常遇到热风炉故障（比如：正压燃烧或温度过高造成炉墙开裂，水冷管爆裂等，以及送煤机、鼓风机及炉尾引风机烧毁等）。自投入本系统至元旦节前，由于热风炉故障引起的停车共计2次，其中 一次为煤斗tisheng装置机械故障所致。而且还未出现过烧毁电机、炉墙开裂这样较严重的事故。
1 引言
江西龙鹏特种纤维股份有限公司聚酯(PET)装置由中国纺织工业设计院设计，采用国内开发的以醋酸锑为催化剂、二氧化钛为消光剂、精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料的直接酯化、连续缩聚的五釜流程工艺路线，生产纤维级半消光聚酯切片。主控制系统为集散控制系统(DCS),采用的是霍尼韦尔(Honeywell)的PKS系统。本文重点介绍PKS系统在装置中的应用情况。
2 系统介绍
2.1 系统构成
PKS(Process Knowledge System) 是过程知识系统的简称。PKS控制系统是 Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系统。它集合了Plantscape系统组态方便的特点，又集合了TPS控制系统硬件上的优点而推出的一款全新的DCS控制系统。我公司聚酯装置的PKS系统结构如图1所示。
·网络结构：
1)以太网（TCP/IP）
传输速率为：100M/10M波特率；
网络节点：server,station,priter(switch,hub)等；
传输介质：双绞线：接头（为RF45，网卡），距离为100m以内；
2) SCN（Supervisory Controlnet）监控层
传输速度：5M波特率；
网络节点：CPM，及其他通讯摸件（如PCIC）；
传输介质：同轴电缆；网络终端需加75Ω电阻；
传输协议：IEEE8023，令牌方式；
3) I/O Controlnet
传输速度：5M波特率；
网络节点：PMIO（输入输出卡件）、SIM等；
传输介质：同轴电缆；网络终端需加75Ω电阻；
传输协议：IEEE8023，令牌方式；
·系统特点：
（1）冗余配置
[1>服务器冗余：PKS过程系统的服务器可以冗余配置，以提供更高等级的可靠性。采用一对配置相同的服务器，以主/从结构方式相互支持。当主服务器出现故障时，从服务器采集数据，并为操作站提供数据服务。主服务器通过冗余网络传送数据库中的所有数据处理信息到从服务器，使得主从服务器之间同步。
[2>现场处理器（CPM）冗余配置：通过光纤连接冗余模块RM(redundant module)来实现冗余通讯。可在500ms内自动切换。
[3>网络通讯冗余配置：以太网可冗余配置，即，bbbbA、bbbbB；SCN、I/O Controlnet可以冗余配置。
[4>对于PKS系统，IOP可以冗余（即输入输出卡件可以冗余）
（2）混合控制器：CPM
如图2所示，混合控制器有机架、电源、控制处理模件（CPM）、controlnet接口、冗余模件和输入输出模件组成。还可以包括一个可选的电池扩充模件。机架由5种规格-4槽，7槽，10槽，13槽，17槽等。所有的模件都可以带电插拔。控制处理器模件是双宽度的，占用两个机架槽位。处理器是100MHZ的PowerPC 603E,带有8M字节的EDAC内存。CPM支持非冗余或冗余配置两种方式。4M字节带奇偶校练的内存。
（3）开放性
[1> 集成Honeywell的先前产品：TDC2000,TDC3000,Plantscape,S9000,Logix60
[2> 与PLC通讯（如：SIMENSE,AB,ABB）
[3> 与现场总线技术的集成（Profibus-DP,Fieldbus,Modebus,HART等）
[4> 标准化的数据访问程序
[5> AEC：高性能服务器，直接与OPC服务器或客户机进行数据交换。
2.2 硬件说明
1）服务器、操作站、打印机等；
服务器通过PCIC卡与下层（SCN）进行数据交换通讯；TC-PCIC01
Typical系统适用于1个server（可冗余）和10-12个station；
processor主频 1GHZ；
RAM 384MB以上；
NETWORK 10Mbps;
显卡 1014×768 65K
硬盘 18.2G
一般选 Dell power
2）SCN 监控层；
A、PS （power supply）:提供120/240AC给机架，背板，卡件供电。MC-PSRX04
提供卡笼箱的DC电源。TC-FPDXX2
B、CNI （CONTROLNET INTERFACE MODULE）；与其它网络层进行通讯的通讯接口。TC-CCR013
C、PM 过程处理器：占两个槽，是控制系统的核心设备，进行数据处理、计算、控制等。TC-PPRS021
D、RM 冗余模件；TC-PRR021
E、IOLIM（I/O bbbb INTERFACE MODULE）:负责与CPM与PMIOP的通讯；可带电插拔。TC-IOII01
3） Romal I/O
A、卡笼箱：file装PMIO的卡笼箱，一般有7，15槽。
B、PMIO （输入输出卡件）
控制站使用的I/O卡件的种类有:HLAI高电平模拟量输入卡(16点)、AO模拟量输出卡(16点)、DI开关量输入卡(32点)、DO开关量输出卡(32点)、LLMUX多路低电平模拟量输入卡(32点)。除控制站本身采用冗余外，控制回路的I/O卡件也采用冗余，大大tigao了系统的可靠性。
C、FTA（现场接线端子）
MC-TAIH12、MC-TAOY22、MC-TAIH02、MC-TLPA02、MC-TAMR03、MC-TDOY22、MC-TDIY22
2.3 软件说明
（1）control Builder——Control Builder是一种图形化的、面向对象的、基于窗口的工程工具，用于过程系统控制处理器的控制执行环境和应用控制环境的控制策略的设计、组态、和实施。用于组态硬件，如网络、I/O模件、控制器、和现场总线设备，以及组态控制点，如调节控制、设备（马达）控制、逻辑控制、顺序控制和特殊的用户定义的功能等。
（2）QUICK BUilder——QUICK Builder使得用户可以组态第三方的控制器／RTU，以及它们的点、组态操作站和打印机。Quick Builder使用关系数据库引擎，提供筛选数据库的用户显示、多点编辑工具、和直观的窗口风格的用户界面，极大地tigao了组态效率。关系数据库还捉供用户自定义的域，可以用来设置终止调度，记录接线编号等，同时还提供标准的报表。ExperiOn PKS过程系统数据库的添加和修改均可以在线进行。
（3）Display Builder ----Display Builder是面向对象的，全集成化的用户画面组态工具，用于生成用户专用的显示图形画面。动态显示可以简单地通过鼠标点击迅速生成。系统还提供一个图形库含有如容器、管道、阀门、罐、马达等通用的工厂设备，帮助用户进一步加快图形设计的速度。此外，对于一些多处用到的相似的画面，可以用模板画面的功能减少组态时间。提供的过程对象和调色板功能可以帮助用户快速简便地创建用户对象，并可以带有三维效果。通过使用脚本程序(bbbbbbbb和Jbbbbbb)组件，可以显著地增强图形画面功能，如高速动画、工具提示、操作站程序执行的控制作用等都可以通过脚本程序完成。许多ActiveX的组件类型，如播放声音和视频图像等都可以插入在画面中被调用。
（4）Knowledge Builder——Knowledge Builder,在线的电子资料，采用HTML结构的浏览器阅;在线帮助，(F1功能键调用，许多应用予以支持)。
3 系统应用
3.1 17反应釜液位控制
17反应釜是聚酯装置的终缩聚釜，液位的稳定关系到熔体粘度的稳定即产品的终质量，所以本装置采用了两套放射性液位计，一台靠近入口端LIC17017，另一台靠近出口端LIC17023，17反应釜的液位取三七开，即通过AUX辅助计算块完成0.3*LIC17017.DACA.PV+0.7*LIC17023.DACA.PV的计算作为PID控制块的测量值。通过PID控制块的运算OP输出至SIC16009作为设定值，控制16熔体泵的泵速以调节17反应釜的进料达到液位稳定的目的。
3.2酯化搅拌器联锁控制
在装置中电机12A01带动一酯化搅拌器转动，电机12A01P带动油泵转动来给12A01润滑和冷却。一酯化搅拌器的启动条件是反应釜的液位LIC12019、LIC12009未低低报、油泵12A011已经运行、油压正常(PAL12036未低报)，所以两个电机的启停顺序应该是先开油泵12A01P，再开搅拌器12A01，停止时先停12A01再停12A01P;另外，为保护搅拌器12A01，在一酯化液位计LC12019、12009液位低低报时、在12A01P故障停止时应联锁停止12A01。系统使用了一个DEVICE块简单、方便地实现了以上功能,示意图如图3所示。
DEVICE块是一种多输入多输出点，它提供对马达、泵、开关阀等离散型设备的操作控制面板。所用两个DC点的状态，S0是停止状态、S1是运行状态，连接着2个输出和2个输入。12A01的输出启动信号(S1)是DO点12A01T，输出停止信号(S0) 是DO点12A01P；反馈输入信号DI点是12A01I、12A01F,均为1时表示12A01已运转，12A01I为0、12A01P为1时表示其已停止。
12A01启动的允许条件是PI（1）为1，即液位计未低报、油压未低报及油泵已经启动三个条件均满足。在液位低报时，12A01¬-ANDA.OUT为1，使12A01P动作停12A01。
4、结束语
PKS控制系统强大的功能模块和其优越性能保证了装置按照设计方案在预定时间内顺利开车。该PKS系统自2004年12月投用以来，系统运行稳定，没有因DCS系统本身的问题对生产造成过影响，而且由于该系统的开放性、灵活性、易操作性等优越性能，能够根据生产需要自主的进行一些过程点的组态操作，如一些控制方案的增改、联锁关系的变动，都能够在不影响正常生产的前提下在线修改。
