DCS在制氧行业的应用

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1、DCS在制氧行业的应用1工艺简介及控制要求1.1工艺简介6000制氧机组工艺较复杂，主要流程（见图1）：空气压缩机把空气压缩到0.56Mpa,流量为40000NM3/H，压缩后的空气通过预冷系统,把空气冷却到12度左右,再通过纯化系统除去水和二氧化碳等杂质,然后通过膨胀机制冷，使空气冷却到零下100多度，通过氧气、氮气、氩气冷凝温度不同的原理，在分馏塔内分馏出氧气、氮气、氩气，最后分别通过氧压机、氮压机、液氩泵把以上气体分别加压到用户需要的压力。1.2控制要求控制系统对过程参数进行显示、报警、趋势记录、操作记录、报表自动打印、联锁停机、自动控制等。因为

2、以后可能增加透平氧压机，控制系统要求扩容性好，扩容时对生产影响小。整个系统需要的检测点温度为130点左右、压力差压110点左右，调节阀50点左右，其它模拟量20点，各种设备运行信号、联锁、控制、切换阀及调节阀阀位等开关量120点左右，闭环控制回路有30多路。空压机控制需求为启动前工艺条件满足后才发出允许启动信号，空压机才能启动，运行时工艺参数到故障停机值自动停机，油压低于设定值自动启动辅油泵。预冷系统要求严格控制液位，如工艺条件不满足，联锁预冷系统所有水泵，不能启动水泵或自动停水泵。纯化系统控制要求较高，两个分子筛轮流使用，两小时后自动切换（通过气动切

3、换阀和气动调节阀、16只），根据实际情况操作工可以通过操作站沿长或缩短切换时间，污氮流量自动控制，给定值根据不同时间自动给定。膨胀系统高速旋转设备，需要联锁允许启动、联锁自动停机。分馏塔系统有十几个液位、流量要求自动控制。3台氧压机和4台氮压机要求温度、油压、水压自动联锁停机，油泵自动启动等。2硬件配置6000NM3/H制氧机组偏化工类，因此模拟量较多，控制回路较多，总共320点左右，因此采用原则上采用DCS（集散控制系统），其次采用PLC（可编程控制器），由于原来的变送器、调节阀、热电阻等要利用，再加上就地到主控室不太远（不超过150米），因此外围仪

4、表采用模拟仪表，不采用总线型仪表，综合性价比高等各种因数，采用浙大中控的DCS（JX-300X）。JX-300X基本组成包括工程师站（EX）、操作站（OS）、控制站（CS）和通信网络ScnetⅡ，ScnetⅡ遵循开放的TCP/IP协议工业以态网，通信速率为10Mbps，操作站间为100Mbps。如以后扩容可以增加控制站和操作站，调试完后再把网络联上，对生产几乎没有影响。对于6000机组我们采用如下方案（如图2），一个工程师站，一个操作站，两个控制站，两台交换机。以上设备通信网络采用星型结构，并且1：1热冗余，每台控制站的主控卡、数据转换卡及通讯采用1：

5、1热冗余。根据工艺特点把系统分为压缩控制站、空分控制站，便于以后维护。空压机、氧压机、氮压机所有点位进压缩控制站，空冷塔、分子筛、膨胀机、分馏系统等进空分控制站。2.1工程师（操作）站a操作站（OS），从控制站接收数据并加工，历史数据归档，产生各类报表，定时自动打印。作用为操作工进行监视及操作。网络为热冗余备分。计算机配置：CPU为PentiumⅣ1.7G，内存为128MB的DDRAM，硬盘为40GB，21吋显示器，64MB显卡，双网卡。b工程师站（ES）用于系统组态，设计控制程序，并下装组态程序到控制站和传送监控程序到操作站。并且具有操作站所有功能。

6、计算机配置：CPU为PentiumⅣ1.7G，内存为128MB的DDRAM，硬盘为40GB，21″显示器，64MB显卡，双网卡。2.2控制站所有控制由控制站完成，每个控制站有一块主控卡（可冗余），每块主控卡可带8个机笼，机笼核心部件是数据转换卡，每个机笼可插16块I/O卡。a．主控卡（SP243X）主控卡是控制站的软硬件核心，负责协调控制站内的所有软硬件关系和各项控制任务，如完成控制站I/O信号处理、控制计算、与上下网络通信控制处理、冗余诊断等。热冗余配置，它采用双微处理器协同处理控制的任务，具有10Mb以太网的1：1热冗余ScnetⅡ接口，可以和操作

7、站及其它控制站进行通信。1MbSBUS的I/O总线通信接口，实现旧地和远程I/O功能。b．数据转换卡（SP233）是系统I/O机笼的核心单元，主控卡连接I/O卡件地中间环节，它一方面驱动SBUS总线，另一方面管理本机笼I/O卡件。c．I/O卡件完成对各种现场数据采集和输出控制信号控制现场设备，通过SBUS总线和主控卡进行数据交换。d．智能设备通信和新氮压机的PLC进行通信采用通信接口卡（SP244），根据PLC的通信协议编制通信程序，通信接口卡挂在ScnetⅡ过程控制网上与操作站、控制站进行数据交换。e．系统配置主控卡（SP243X）4块，数据转换卡（

8、SP233）20块，电流输入卡25块，电流输出卡12块，热电阻卡76块，开关量输出卡12块，开