FF現(xiàn)場總線在粗苯和精苯控制系統(tǒng)中應(yīng)用

　　唐鋼煤氣焦化廠化產(chǎn)車間儀表系統(tǒng)參數(shù)檢測和控制采用的全部是模擬儀表，有些甚至為老式的II性儀表，存在著精度低、干擾影響大的缺點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)非常差。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原系統(tǒng)已不能更好地滿足生產(chǎn)需要，廠方越來越迫切地需要對控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，對整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)統(tǒng)一的科學(xué)管理。

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

　　一、系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖：

圖一：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

　　二、改造方案

　　根據(jù)現(xiàn)場工藝和原有系統(tǒng)的狀況，我們提出以下改造方案：

圖二：FF現(xiàn)場總線配置圖

　　改造工作如下：粗苯工段和精苯工段控制室各上一套微機(jī)及控制柜完成監(jiān)控功能；精苯工段通過FF現(xiàn)場總線的HSE網(wǎng)段采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)；粗苯工段通過FF現(xiàn)場總線的H1網(wǎng)段采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊；粗苯工段和精苯工段監(jiān)控微機(jī)通過以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并留有與廠內(nèi)局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)接口；各工段I/O點(diǎn)數(shù)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(tǒng)4～20mA輸入信號分為兩路，一路用于原數(shù)顯儀表顯示，一路進(jìn)遠(yuǎn)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(yuǎn)程I/O的AO輸出4～20mA信號與原系統(tǒng)控制輸出經(jīng)過一轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，相當(dāng)于兩系統(tǒng)并行運(yùn)行，任一系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，可以切換到另一系統(tǒng)。

圖四：AO輸出改造

　　三、控制功能

　　系統(tǒng)控制框圖如下：

圖五：系統(tǒng)控制框圖

　　管式爐溫度是個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，將溫度控制好，一方面可以延長爐子壽命，防止?fàn)t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，時(shí)間常數(shù)約15min，反應(yīng)緩慢，而煤氣壓力經(jīng)常波動，造成流量波動很大，因此簡單的用PID控制達(dá)不到工藝精度。

　　串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)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造成的干擾，副環(huán)調(diào)整要具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)，主環(huán)要具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，主副環(huán)相互配合、相互補(bǔ)充，共同完成控制功能，提高控制質(zhì)量。

　　四、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能

　　操作員站是系統(tǒng)操作監(jiān)控的主要渠道，通過操作員站所顯示的各種人機(jī)界面，可是實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，以自動和手動兩種方式確保生產(chǎn)過程的安全、經(jīng)濟(jì)、高效。并對各種信息形成各種運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、運(yùn)行趨勢曲線、操作記錄及指導(dǎo)、歷史數(shù)據(jù)信息、報(bào)警保護(hù)管理、人機(jī)操作等畫面，供運(yùn)行人員監(jiān)視。本套系統(tǒng)采用中國科學(xué)院沈陽自動化研究所所開發(fā)的國家九五攻關(guān)科研成果“SIAVIEW工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)操作站的監(jiān)控軟件系統(tǒng)功能。

　　操作員站的基本功能如下：監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，顯示系統(tǒng)工藝流程畫面、提供控制操作的界面和調(diào)整方式、顯示并確認(rèn)報(bào)警；運(yùn)行（手動/自動）方式的切換，建立并顯示趨勢曲線、調(diào)整過程設(shè)定值及相應(yīng)的參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)查詢功能；報(bào)表顯示/打印。

　　系統(tǒng)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(yùn)行人員通過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(jiān)視。每幅畫面能顯示過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)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程狀態(tài)的變化而變化。系統(tǒng)對顯示的每一個(gè)過程點(diǎn)，均顯示其標(biāo)志號、說明、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等等。

　　系統(tǒng)提供棒狀圖顯示功能，運(yùn)行人員可以調(diào)閱動態(tài)棒狀圖顯示畫面，通過動態(tài)棒狀圖的變化反應(yīng)各種過程變量的變化。棒狀圖的顯示比例可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。并對超過報(bào)警值的部分用紅色顯示。

　　系統(tǒng)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(jì)算值都可以在趨勢圖上進(jìn)行顯示。趨勢圖可以實(shí)現(xiàn)無級放大/縮小，能夠查詢趨勢圖上任意一點(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(tǒng)所提供的報(bào)警功能能夠?qū)︻A(yù)先設(shè)定任何一個(gè)模擬量報(bào)警點(diǎn)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)某一點(diǎn)超過報(bào)警限時(shí)將在屏幕上有高亮度的報(bào)警顯示，提示操作人員進(jìn)行相應(yīng)的緊急操作，同時(shí)，對報(bào)警信息記錄到歷史數(shù)據(jù)庫中，操作人員可以查詢以往的報(bào)警信息，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行分析。