国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

    蘇華（1971－）
男，河北遷西人，（河北遷安化工有限責任公司，河北   遷安   064412)，主要從事自動化儀表及控制工作。

摘要：文章結合TPS系統在某化工廠的實際應用，簡單地描述了控制管理網絡TPN和過程控制網絡UCN的構成極其在控制上的主要應用，并對維護人員的例行檢查內容、常見問題的分析與處理作了進一步的探討。

關鍵詞：控制管理網絡；過程控制網絡；HPM；GUS

Abstract: This paper simply describs the structure of control networks TPN and process control networks UCN according to their application in one company .It also gives the further discussion on routine check content, analysis and treatment of common problem.

Key words: TPN;UCN;HPM;GUS;

1     概述

    TPS（Total plant solution）系統,是全廠一體化解決方案，它是將工廠的商業信息系統和生產過程的控制系統統一在一個平臺上的自動化系統。其特點是：

    （1） TPS的核心技術是將各種技術高度集成在一起，包括：Windows NT ，OLE公共軟件、ODBC公共數據庫等；

    （2） TPS是開放的，它基于MS Windows NT  工作站，并被設計為Ntive window嵌入在NT環境中，擁有更多的功能，應用靈活容易；

    （3） TPS提供唯一的人機接口GUS，其基于Windows 界面；

    （4） TPS還具有很強的網絡安全性能，有著極高的可靠性。TPS系統包含三層網絡，工廠控制網絡PCN（PIN）、控制管理網TPN（LCN）和過程控制網絡UCN。河北遷安化工有限責任公司20萬噸甲醇工藝的控制系統應用了美國霍尼韋爾公司生產的TPS系統，采用了TPS系統的TPN網和UCN網，其控制方案的設計、實施具有充分的靈活性、容易性和可靠性。

2     TPN 網絡結構圖

    （1）TPN網的拓撲結構為總線型，通訊機制令牌傳輸，屬于廣播式通訊方式，通訊協議符合IEEE802.4標準。連接電纜是同軸電纜并且冗于配置，交換頻率為1次/分鐘。控制室和鍋爐房之間距離約800米，采用光纜連接，再通過光電轉換器實現信號的轉換。

    （2）GUS（01-08）：全局工作站。用于實現過程操作、過程的工程組態和控制設計功能。其硬件包括：pentium 主板，LCNP板、彩色監視器，IKB一體化鍵盤，球標和“T”型頭MAU等。軟件包括：系統軟件MS Windows NT 4.0 ，應用軟件base software、display sever、display builder、personality software等。GUS01、GUS02 監控鍋爐運行，GUS03、GUS04、GUS05監控凈化工藝過程，GUS06、GUS07 監控甲醇合成與精餾工藝過程。GUS08置于調度室，通過換區可以監視過程網絡上的任何工藝過程，方便了生產的協調和指揮。

    （3）HM21：歷史模件，提供海量數據存儲和快速數據訪問功能。存儲過程報警、操作狀態的改變、系統狀態的改變、系統維護信息和在線過程的歷史數據。

    （4）NIM11和NIM12相互冗余，是網絡接口模件，用來實現TPN網和UCN網之間的通訊。

3    UCN網絡結構圖

    （1）UCN網在通訊方面與TPN 類似，只不過傳輸方式是載波通訊。它由主干電纜RG-11、分支電纜RG-6、75歐姆終端電阻、TAP和節點（設備）組成。

    （2）HPM：高性能過程控制站，實現過程數據采集、各種運算、控制以及通訊功能，具有快速的內部處理器和很大的存儲容量。它由高性能過程管理模件（HPMM）、輸入輸出卡件（IOPS）和現場終端（FTA）組成。其中HPM11、12控制鍋爐工藝，HPM13、14控制凈化，HPM15、16控制合成與精餾。

    （3）NIM在UCN上是主設備，擔負著時鐘同步和偵聽電纜交互的任務，它的地址最靠前。

    （4）UCN網絡構成規則：

    a. UCN上的每個節點都有不同的地址，對于冗于設備，主設備的地址為奇數，冗于設備的地址為偶數。如果不是冗于的，偶數地址不準使用。

    b. 相互冗于的設備必須連接在相同的TAP對上。

    c. 每個TAP對上都有一個隔離斷口，要保證每個TAP具有隔離標志的端口與下一個TAP的非隔離標志的斷口相連，即TAP的隔離斷口方向要一致。

    d. 分支電纜RG-6長度為5～50米，TAP 有多中不同規格，分支斷口數量為2、4、8。干線電纜RG-11的允許長度與支線電纜RG6的長度和TAP類型有關。

4     主要應用

    （1）常規測量，常規控制，流量累積，數字量輸入輸出等。

    （2）實現串級控制，如鍋爐液位（主變量）調節和上水流量（副變量）調節構成的串級調節系統，過熱蒸汽溫度（主變量）和減溫器出口蒸汽溫度（副變量）構成的串級調節系統等。串級控制系統其目的是精確的穩定主變量，對主變量要求較高，一般不允許有偏差，因此調節規律一般選比例積分，當對象滯后較大時加入適當的微分。在控制過程中，副變量不斷的跟隨主調節器的輸出變化而變化，要求不是很嚴格，一般只用比例作用，必要時可以加入適當的積分作用，微分作用一般不用。

    （3） 比值控制系統。其有兩種功能方式，一是根據非受控介質流量（F1）和比值系數K，為受控介質流量（F2）的PID調節器計算給定值，是變給定調節回路。如中溫變換器入口水煤氣和蒸汽流量的比值調節，脫碳塔入口變換氣流量和貧液流量的比值調節都采用這種方式，由于給定變化較頻，為了避免輸出突變，盡量不引入微分作用或者選擇微分先行算法，即微分只對測量的變化速度起作用，對給定值變化無影響。二是根據受控介質和非受控介質的流量計算出實際比值，即測量值PV，再和給定的比值相比較，實現比例偏差控制。

    （4） 流量的溫度壓力補償計算。當差壓式流量計（如孔板、噴嘴）的實際工作條件和設計工作條件不一致時，使對介質特別是氣體流量的測量不準，采用溫壓補償算法克服了這一問題。如：原設計過熱蒸汽壓力為3.82MPa，溫度450℃。但在實際工作中，由于工藝需要或其它原因，實際壓力可在3.00MPa到3.82MPa之間變化，溫度也在400-460℃之間變化，導致測量準確度下降，不利于能源的有效考核，加上溫壓補償解決了該問題，蒸汽質量流量的補償公式：

    其中F是未經補償且已開方的流量，RP、RT設計工況下的絕對壓力、絕對溫度，P、T實際工況下的壓力（表壓）和溫度，P0、T0標況下的絕對壓力和絕對溫度。

    （5） 通過邏輯點，實現報警及設備的聯鎖保護。如甲醇合成工藝的開工氣加熱爐的聯鎖保護，當火焰監測器監測不到火焰或爐膛內溫度較低時認為火滅，這時關閉燃料氣閥門同時打開蒸汽閥門，排除爐膛內未燃氣體以免發生危險。

5     TPS系統的日常檢查與維護

    （1）系統狀態檢查：在GUS里檢查系統的運行狀態，節點狀態主要有如下幾種。

    · OK：表示節點已經通過質量邏輯檢測，軟件已經裝載，運行正常。

    · BACKUP：表示節點已經通過質量邏輯檢測，軟件已經裝載，處于另一個節點的備用狀態。

    · PWR-ON：表示已經上電，但沒有通過質量邏輯檢測，沒有裝載軟件。

    · QUALIFY：表示正在經過邏輯質量檢測

    · READY：表示節點已經送電，通過了質量邏輯檢測，但沒有裝載軟件。

    · OFF：表示節點沒在TPN上或沒有供電。

    · FAIL：表示節點運行失敗。

    （2）UCN 狀態檢查：

    a UCN電纜狀態的檢查

    · 字符顏色呈反顯表示處于工作狀態；

    ·綠色表示工作正常；

    ·黃色表示可能有問題；

    ·紅色表示一定存在問題。

    b HPM狀態的檢查

    ·OK表示運行正常；

    ·BACKUP表示處于備用狀態；

    ·ALIVE表示已經上電，但沒有裝載軟件；

    ·IDLE表示HPM或IOP處于空運轉狀態；

    ·soft-fl表示HPM或IOP有軟件故障；

    ·IDLSFT表示處于空運轉并有軟件故障。

    （3）UPS 電源的檢查：檢查UPS外部輸入電源、風扇運轉情況及UPS的工作狀態。工作狀態包括負荷大小、電池電量、供電方式等。如果處于旁路供電方式說明負載可能過大或內部逆變有問題。若電池供電則說明UPS外部電源沒有，應檢查開關、保險或電氣供電。正常情況下旁路燈、電池燈不亮，表明UPS外部電源經過濾波、整流、逆變等處理后供給用戶，屬于正常工作狀態。

    （4）HPM檢查。正常情況下，HPM 前面板上的電源和狀態指示燈亮。HPM前面面板上有4位數字顯示。其中第3、4位表示節點地址。正常情況主HPM的地址前面顯示OK表示運轉正常 ；備用的HPM地址前面顯示B表示備用。HPM的電源指示燈不亮時，要檢查它的開關和保險。在I/O連接卡件的底板上有一個3.2安的快速熔斷保險，它保護著HPMM卡件和UCN接口模件。

    （5）輸入輸出卡件IOP和FTA的檢查。IOP和FTA由一個2A的快速熔斷保險保護，如果IOP和FTA的電源指示燈都不亮，則應檢查更換該保險。如果FTA的電源指示燈亮，IOP的不亮，應檢查IOP卡件上的0.5A的快速熔斷器。IOP的狀態指示燈亮（ON）表示正常；滅（OFF）表示運行失敗；閃爍表示出現軟故障。如現場某測量點沒有接，這時應把該點打死，使之處于非激活狀態。

    （6）更換或拆卸HPM卡件時，要提前放電，避免靜電損壞卡件內部集成電路。

    （7）組態并激活PV跟蹤與初始化功能。PV跟蹤和初始化可以實現無擾動切換，保證工藝的穩定性。對于單回路調節器，由自動模式變手動模式調整工藝參數時，由于啟用自動跟蹤功能， 這時給定跟蹤測量，當投入自動模式時不會產生擾動輸出。對于串級調節系統，當副回路手動時，由于主副回路都有PV跟蹤功能，主、副回路的給定分別跟蹤主、副變量，又由于主回路啟用了初始化功能，主調節器的輸出始終等于副回路的給定。這樣當副回路變為串級模式，主回路變為自動模式時，沒有擾動輸出，對生產過程不產生干擾，實現了無擾動切換。

    （8）3線制電阻體檢查時，注意減去導線電阻。當盤柜離現場較遠時，導線電阻不能忽略。通常用Rab-Rbc即可。要近一步精確測量最好去現場。

    （9）工藝參數的及時調整。因為控制系統是由檢測、調節器、執行器和對象四個環節組成的，其中任何一個環節的特性改變都可能影響到調節器的控制品質。如換熱設備結垢，導致對象的時間常數增大，調節閥由于沖刷流通能力增大，檢測設備靈敏度下降等，因此要對調節器運行狀況定期檢查必要時調整參數。如果對象的放大倍數增大，應減小調節器的增益，反之則增大調節器的增益。若對象的時間常數增大則適當增大微分時間，反之減小微分時間。

    （10）流量補償系數的范圍確定。一般情況下補償系數K接近1，若設定K的范圍后，如：0.9-1.1，就會避免因壓力或溫度測量裝置出現異常情況使流量的補償系數偏離實際值太遠，從而避免了異常情況下的測量誤差增大甚至錯誤測量，使得流量測量的可靠程度得到了保證。

    （11）TPS系統接地電定期檢查，包括安全接地和主參考接地，不能大于4歐姆，并且接地可靠。NIM、HM 等機殼上濾網定期拆卸清理，以免堵塞影響換熱。保證室內的環境（濕度和空氣清潔度）滿足TPS系統的運行要求。

6     結束語

    由于維護人員的精心維護，TPS 系統運行穩定、可靠，為工藝的安全生產創造了條件。尤其是兩臺75噸循環流化床，它和尿素系統的老式鏈條爐蒸汽管道并網，效率比鏈條爐高，消耗低，為了降低蒸汽成本尿素系統也由75噸鍋爐供汽，不足的由鏈條爐補充。因此，TPS系統的正常運行不僅為生產的安全運行提供保證，而且對降低尿素產品的制造成本也起著重要的作用。