FF現場(chǎng)總線(xiàn)在粗苯和精苯控制系統中應用

　　唐鋼煤氣焦化廠(chǎng)化產(chǎn)車(chē)間儀表系統參數檢測和控制采用的全部是模擬儀表，有些甚至為老式的II性?xún)x表，存在著(zhù)精度低、干擾影響大的缺點(diǎn)，整個(gè)系統的控制品質(zhì)非常差。隨著(zhù)生產(chǎn)的發(fā)展，原系統已不能更好地滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，廠(chǎng)方越來(lái)越迫切地需要對控制系統實(shí)現計算機控制，對整個(gè)生產(chǎn)系統進(jìn)行一個(gè)統一的科學(xué)管理。

　　沈陽(yáng)中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司承擔唐鋼煤氣焦化廠(chǎng)控制系統的改造工程，采用目前世界自控領(lǐng)域先進(jìn)的基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，在不影響原系統各種性能的前提下對老系統進(jìn)行改造，提高企業(yè)的控制和管理水平，促進(jìn)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在我國的發(fā)展。

　　一、系統功能

　　系統網(wǎng)絡(luò )框圖：

圖一：系統網(wǎng)絡(luò )框圖

　　二、改造方案

　　根據現場(chǎng)工藝和原有系統的狀況，我們提出以下改造方案：

圖二：FF現場(chǎng)總線(xiàn)配置圖

　　改造工作如下：粗苯工段和精苯工段控制室各上一套微機及控制柜完成監控功能；精苯工段通過(guò)FF現場(chǎng)總線(xiàn)的HSE網(wǎng)段采集現場(chǎng)數據；粗苯工段通過(guò)FF現場(chǎng)總線(xiàn)的H1網(wǎng)段采集現場(chǎng)數據，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)與監控計算機通訊；粗苯工段和精苯工段監控微機通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現數據共享，并留有與廠(chǎng)內局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)接口；各工段I/O點(diǎn)數為精苯工段AI 42點(diǎn)、粗苯工段AI 36點(diǎn)AO 6點(diǎn)。

　　AI輸入進(jìn)行如下改造：信號變送器將原系統4～20mA輸入信號分為兩路，一路用于原數顯儀表顯示，一路進(jìn)遠程I/O的AI輸入端子。

圖三：AI輸入改造

　　AO輸出改造如下圖所示：遠程I/O的AO輸出4～20mA信號與原系統控制輸出經(jīng)過(guò)一轉換開(kāi)關(guān)切換，相當于兩系統并行運行，任一系統出現問(wèn)題時(shí)，可以切換到另一系統。

圖四：AO輸出改造

　　三、控制功能

　　系統控制框圖如下：

圖五：系統控制框圖

　　管式爐溫度是個(gè)非常重要的工藝參數，將溫度控制好，一方面可以延長(cháng)爐子壽命，防止爐管燒壞，另一方面可以保證后面脫苯的質(zhì)量。由于它本身熱滯后時(shí)間很長(cháng)，時(shí)間常數約15min，反應緩慢，而煤氣壓力經(jīng)常波動(dòng)，造成流量波動(dòng)很大，因此簡(jiǎn)單的用PID控制達不到工藝精度。

　　串級調節系統以煤氣流量作為副環(huán)，富油溫度作為主環(huán)，克服了煤氣流量波動(dòng)造成的干擾，副環(huán)調整要具有先調、粗調、快調的特點(diǎn)，主環(huán)要具有后調、細調、慢調的特點(diǎn)，主副環(huán)相互配合、相互補充，共同完成控制功能，提高控制質(zhì)量。

　　四、微機監控系統功能

　　操作員站是系統操作監控的主要渠道，通過(guò)操作員站所顯示的各種人機界面，可是實(shí)現整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的監視、控制和調節，以自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式確保生產(chǎn)過(guò)程的安全、經(jīng)濟、高效。并對各種信息形成各種運行參數報表、運行趨勢曲線(xiàn)、操作記錄及指導、歷史數據信息、報警保護管理、人機操作等畫(huà)面，供運行人員監視。本套系統采用中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所所開(kāi)發(fā)的國家九五攻關(guān)科研成果“SIAVIEW工業(yè)控制監控系統”實(shí)現操作站的監控軟件系統功能。

　　操作員站的基本功能如下：監視系統內每一個(gè)監測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據，顯示系統工藝流程畫(huà)面、提供控制操作的界面和調整方式、顯示并確認報警；運行（手動(dòng)/自動(dòng)）方式的切換，建立并顯示趨勢曲線(xiàn)、調整過(guò)程設定值及相應的參數、歷史數據查詢(xún)功能；報表顯示/打印。

　　系統中每臺操作站的顯示器都能綜合顯示字符和圖像信息，生產(chǎn)運行人員通過(guò)操作站的顯示器完成整個(gè)粗苯工段和精苯工段的操作和監視。每幅畫(huà)面能顯示過(guò)程變量的實(shí)時(shí)數據和設備運行的狀態(tài)，這些數據和狀態(tài)至少每秒鐘更新一次。所顯示的顏色和圖形將隨過(guò)程狀態(tài)的變化而變化。系統對顯示的每一個(gè)過(guò)程點(diǎn)，均顯示其標志號、說(shuō)明、數值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等等。

　　系統提供棒狀圖顯示功能，運行人員可以調閱動(dòng)態(tài)棒狀圖顯示畫(huà)面，通過(guò)動(dòng)態(tài)棒狀圖的變化反應各種過(guò)程變量的變化。棒狀圖的顯示比例可以根據工藝要求進(jìn)行調節。并對超過(guò)報警值的部分用紅色顯示。

　　系統提供的趨勢圖，包括實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢兩部分。所有的模擬量信號或計算值都可以在趨勢圖上進(jìn)行顯示。趨勢圖可以實(shí)現無(wú)級放大/縮小，能夠查詢(xún)趨勢圖上任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的實(shí)際值。趨勢圖也支持打印輸出的功能。

　　系統所提供的報警功能能夠對預先設定任何一個(gè)模擬量報警點(diǎn)實(shí)施實(shí)時(shí)監控，當某一點(diǎn)超過(guò)報警限時(shí)將在屏幕上有高亮度的報警顯示，提示操作人員進(jìn)行相應的緊急操作，同時(shí)，對報警信息記錄到歷史數據庫中，操作人員可以查詢(xún)以往的報警信息，對整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析。