1 工藝簡介及控制要求
1.1 工藝簡介
6000制氧機組工藝較復雜,主要流程為:空氣壓縮機把空氣壓縮到0.56Mpa,流量為40000NM3/H,壓縮后的空氣通過預冷系統,把空氣冷卻到12度左右,再通過純化系統除去水和二氧化碳等雜質,然后通過膨脹機制冷,使空氣冷卻到零下100多度,通過氧氣、氮氣、氬氣冷凝溫度不同的原理,在分餾塔內分餾出氧氣、氮氣、氬氣,最后分別通過氧壓機、氮壓機、液氬泵把以上氣體分別加壓到用戶需要的壓力。
1.2 控制要求
控制系統對過程參數進行顯示、報警、趨勢記錄、操作記錄、報表自動打印、聯鎖停機、自動控制等。因為以后可能增加透平氧壓機,控制系統要求擴容性好,擴容時對生產影響小。整個系統需要的檢測點溫度為130點左右、壓力差壓110點左右,調節閥50點左右,其它模擬量20點,各種設備運行信號、聯鎖、控制、切換閥及調節閥閥位等開關量120點左右,閉環控制回路有30多路。空壓機控制需求為啟動前工藝條件滿足后才發出允許啟動信號,空壓機才能啟動,運行時工藝參數到故障停機值自動停機,油壓低于設定值自動啟動輔油泵。預冷系統要求嚴格控制液位,如工藝條件不滿足,聯鎖預冷系統所有水泵,不能啟動水泵或自動停水泵。純化系統控制要求較高,兩個分子篩輪流使用,兩小時后自動切換(通過氣動切換閥和氣動調節閥、16只),根據實際情況操作工可以通過操作站沿長或縮短切換時間,污氮流量自動控制,給定值根據不同時間自動給定。膨脹系統高速旋轉設備,需要聯鎖允許啟動、聯鎖自動停機。分餾塔系統有十幾個液位、流量要求自動控制。3臺氧壓機和4臺氮壓機要求溫度、油壓、水壓自動聯鎖停機,油泵自動啟動等。
2 硬件配置
6000NM3/H制氧機組偏化工類,因此模擬量較多,控制回路較多,總共320點左右,因此采用原則上采用DCS(集散控制系統),其次采用PLC(可編程控制器),由于原來的變送器、調節閥、熱電阻等要利用,再加上就地到主控室不太遠(不超過150米),因此外圍儀表采用模擬儀表,不采用總線型儀表,綜合性價比高等各種因數,采用浙大中控的DCS(JX-300X)。
JX-300X基本組成包括工程師站(EX)、操作站(OS)、控制站(CS)和通信網絡Scnet Ⅱ,Scnet Ⅱ遵循開放的TCP/IP協議工業以態網,通信速率為10Mbps,操作站間為100Mbps。如以后擴容可以增加控制站和操作站,調試完后再把網絡聯上,對生產幾乎沒有影響。
對于6000機組我們采用如下方案:一個工程師站,一個操作站,兩個控制站,兩臺交換機。以上設備通信網絡采用星型結構,并且1:1熱冗余,每臺控制站的主控卡、數據轉換卡及通訊采用1:1熱冗余。根據工藝特點把系統分為壓縮控制站、空分控制站,便于以后維護。空壓機、氧壓機、氮壓機所有點位進壓縮控制站,空冷塔、分子篩、膨脹機、分餾系統等進空分控制站。
2.1 工程師(操作)站
a 操作站(OS),從控制站接收數據并加工,歷史數據歸檔,產生各類報表,定時自動打印。作用為操作工進行監視及操作。網絡為熱冗余備分。計算機配置:CPU為PentiumⅣ 1.7G,內存為128MB的DDRAM,硬盤為40GB,21