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于冬菊
2003年3月底，中石油吉化公司雙苯廠進(jìn)行了年產(chǎn)4萬噸的苯酐裝置的改造。由原來ABB公司的DCS控制系統(tǒng)更換為YOKOGAWA 公司的DCS，即CS3000系統(tǒng)。新系統(tǒng)具備了功能強(qiáng)大、編程方便、配置靈活、聯(lián)網(wǎng)便捷和價(jià)格合理等特點(diǎn)。下面將針對(duì)此次的項(xiàng)目改造，從軟硬件兩方面分別進(jìn)行介紹。
1 工藝概述
苯酐裝置主要分為兩部分即苯酐工段作為主體 ，富馬酸工段作為副產(chǎn)品。
生產(chǎn)的原料是液態(tài)鄰二甲苯，通過壓縮空氣在氣化器中進(jìn)行霧化。出來的汽相物質(zhì)通過氧化反應(yīng)器反應(yīng)生成苯酐氣體（粗PA氣體），在經(jīng)過5臺(tái)切換冷凝器。在此過程中苯酐氣體變成苯酐液體，純度可達(dá)98%。由冷凝器出來的液體再進(jìn)入兩個(gè)精餾塔進(jìn)行精制，先除去其中的輕組分，再進(jìn)行精餾處理。由精餾得到的便是苯酐產(chǎn)品，進(jìn)到包裝工段，作為最終產(chǎn)品。
由5臺(tái)切換冷凝器中排出的不溶成分，將進(jìn)入水洗塔，得到順?biāo)崛芤?，作為富馬酸工段的原料。進(jìn)入富馬酸工段的順?biāo)崛芤?，先進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器，進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，生成粗的富馬酸溶液，再經(jīng)過粗濾（BF-401裝置），進(jìn)入加壓板式過濾機(jī)，再進(jìn)入結(jié)晶器及精濾裝置（BF-402），最后進(jìn)入包裝工段。
苯酐和富馬酸工段的包裝部分均有PLC控制，其余均進(jìn)入DCS系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)的硬件、軟件配置
CS3000系統(tǒng)的具體配置情況如下：
(1) 操作站：即人機(jī)接口站共有4臺(tái)，選用的是Dell公司（Pentium IV處理器，256M內(nèi)存，40G硬盤）和21寸純平顯示器，用于上位的監(jiān)視和操作。
(2) 控制站：選用的是FIO型2臺(tái)柜式FCS。其中配置的模擬量控制點(diǎn)數(shù)為132點(diǎn)、模擬量監(jiān)視點(diǎn)為315點(diǎn)、數(shù)字量為471點(diǎn)?？膶?shí)際配置中冗余量定為20%。
(3) 控制總線：操作站與控制站之間的總線為V-NET（10Mb/s）；操作站之間的總線為Ethernet (雙絞線)，通過集線器進(jìn)行連接；控制站內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線ESB bus (傳送速率128Mb/s)。
(4) CS3000系統(tǒng)的操作平臺(tái)為WINDOWS 2000，文件格式采用NTFS形式。系統(tǒng)軟件可以實(shí)現(xiàn)漢化，方便用戶的操作和監(jiān)視功能，同時(shí)也易于掌握。
特別指出： CS3000系統(tǒng)在硬件方面，為控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了更加可靠的保障，主要體現(xiàn)在：① 新型控制站選用的是雙冗余類型。電源、處理器、控制總線（V-NET）均為雙重化。其中應(yīng)用于控制動(dòng)作的模擬量卡件均應(yīng)用了雙重化的配置，這樣更增加了系統(tǒng)控制的可靠性。② 原有ABB系統(tǒng)中的控制站的處理器是四個(gè)應(yīng)用一個(gè)后備，而CS3000系統(tǒng)則是一用一備大大增強(qiáng)了運(yùn)行的穩(wěn)定性。
3 系統(tǒng)改造的目標(biāo)和具體實(shí)施方案
(1) 系統(tǒng)改造目標(biāo)
新系統(tǒng)的改造主要是依據(jù)原有ABB系統(tǒng)的軟件實(shí)施方案，結(jié)合CS3000系統(tǒng)的自身特點(diǎn)進(jìn)行改造。最終能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)投運(yùn)后可靠性高，穩(wěn)定性好，操作方便，對(duì)生產(chǎn)狀況反映準(zhǔn)確、迅速、快捷、直觀，為廠方創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。
(2) 具體實(shí)施方案
① 硬件方面
將原有系統(tǒng)的控制機(jī)柜、安全柵柜、端子柜、操作臺(tái)全部拆除?，F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)線直接進(jìn)入CS3000的端子柜。端子柜再通過KS電纜與控制站中的卡件進(jìn)行連接。系統(tǒng)配置圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)配置圖
② 軟件方面
由于沒有設(shè)計(jì)方的參與，控制方案要求完全忠于原設(shè)計(jì)。這就要求在現(xiàn)場(chǎng)工藝及儀表人員的配合下，全部反編譯ABB系統(tǒng)的組態(tài)文件，經(jīng)過整理再進(jìn)行CS3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)工作。
原有DCS系統(tǒng)控制軟件的組態(tài)方式主要是邏輯圖、梯形圖、TLL語言及常規(guī)控制的復(fù)雜回路來實(shí)現(xiàn)。
CS3000系統(tǒng)的程控實(shí)現(xiàn)方式則是邏輯圖、順控表。這兩種方式的可讀性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，易于編寫和維護(hù)。
對(duì)于原有系統(tǒng)所應(yīng)用的TLL語言，它的可讀性差，難于理解。需要對(duì)系統(tǒng)非常熟悉的技術(shù)人員才可以讀解和維護(hù)。而CS3000系統(tǒng)中的程控大多采用順控表，它的可讀性很強(qiáng)，易于掌握。對(duì)于順序的控制過程也可以通過對(duì)應(yīng)用程序的狀態(tài)監(jiān)視很好的讀解，這樣更加便于調(diào)試及故障時(shí)問題的查找。
③ 流程圖部分
CS3000通過方便的圖形組態(tài)界面，為用戶設(shè)計(jì)制作了操作方便，圖形清晰美觀的界面，為用戶的日常操作和監(jiān)視工作提供了優(yōu)良的界面。圖形的制作主要分為兩大部份，苯酐和富馬酸工段。每個(gè)工段的界面主要有總貌窗口、流程圖、控制分組、趨勢(shì)等構(gòu)成?？偯泊翱谧鳛榱鞒虉D的總匯，由此可以切換到其它流程圖畫面。而從每個(gè)流程圖窗口又可以切換到其它相關(guān)的流程圖、控制分組、趨勢(shì)圖。在圖形中需要操作人員操作的儀表面板都做有觸屏。
CS3000系統(tǒng)可以提供多畫面操作，可以同時(shí)監(jiān)視5個(gè)畫面，對(duì)于原有系統(tǒng)只能進(jìn)行單畫面操作來說，是一個(gè)大大的改進(jìn)。同時(shí)對(duì)于操作的歷史信息可以有大容量的保存，便于事故分析，重要的趨勢(shì)點(diǎn)還可以定義成長(zhǎng)趨勢(shì)保存，對(duì)于生產(chǎn)工藝的操作及優(yōu)化提供了更多更好的方式。圖2是5臺(tái)冷凝器切換部分的流程圖畫面。
圖2 流程圖畫面
4 結(jié)語
CS3000系統(tǒng)是一個(gè)大中型集散控制系統(tǒng)，在改造的過程中，除了忠于原有的控制方案和基本工藝流程圖外，依據(jù)用戶提供的新的需求，筆者制作了更加美觀方便的操作畫面，例如圖形全部立體化，色彩更加豐富，操作更加便捷?？刂品矫嬉哺颖阌谠鼋ê途S護(hù)。
系統(tǒng)的改造在時(shí)間緊、任務(wù)重的情況下，僅僅用了2個(gè)月的時(shí)間于2003年5月底順利投產(chǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，為廠方創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)