基于双机冗余的兰炭生产过程监控系统.pdf

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1、万方数据2012年3月第27卷第2期西安石油大学学报(自然科学版)Joumal0fXj’舳ShjyouUniversjt)r(NaturalScj朗ceEditi叻)M盯．2012V01．27No．2文章编号：1673旬64X(2012)02蜘98拼基于双机冗余的兰炭生产过程监控系统张乃禄1，盛小洋1，孙国鹏2，李玉奎3，刘祥周1，姚萱萱1(1．西安石油大学电子工程学院，陕西西安710065；2．西安海联石化科技有限公司，陕西西安710065；3．颚尔多斯正能化工有限公司，内蒙古颚尔多斯017000)摘要：

2、针对兰炭生产工艺流程和安全生产的特点与要求，开发了基于双机冗余的兰炭生产过程监控系统．该系统采用工控机、PLc、仪表和以太网，构成IPC+s7-300PLC和智能仪表+工业以太网的双机冗余监控系统．系统实现了兰炭生产过程中工艺参数的实时监控与优化控制，提高了生产过程的自动化程度和管理水平．关键词：兰炭生产；监控系统；双机冗余；以太网中图分类号：哦78文献标识码：A兰炭是利用神府、榆林、东胜煤田盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的，具有固定碳含量高、比电阻率高、化学活性高、含灰分低、铝低、硫低、磷低的特性，被广泛用

3、于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等产品，成为一种不可替代的碳素材料．20世纪70年代末，传统工艺生产的兰炭都是利用块煤在平地堆积，用明火点燃，等烧透后用水熄灭而制成．由于其工艺简单，不能收集利用块煤燃烧产生的煤焦油和煤气，极其浪费资源，而且严重污染环境，于20世纪末开始逐渐停产．目前鄂尔多斯地区在sJ一Ⅶ型低温干馏方炉技术的基础上开发了大型兰炭生产系统进行兰炭生产，克服了传统工艺的缺陷，在生产过程中收集利用兰炭生产时所产生煤气和煤焦油，同时通过改进生产设备和生产工艺，提高了兰炭和焦油的生产率，提高了兰炭生产在煤

4、气方面的利用率，节约了生产用水，减少了污水、烟尘的排放，具有典型的示范作用．1兰炭生产工艺过程及特点大型兰炭生产系统包括备煤工段、炭化工段、筛焦工段、煤气净化工段和污水处理工段．兰炭生产工艺主流程如图1所示．压丽订压丽厩蕊SJ低温干馏炉熄焦池卜_叫煤气烘干机圈1兰炭生产工艺主流程蛋毡．1Mainaowchartof蛐i啪I【ep瑚dⅡc西npm峭炭化工段是生产优质兰炭的关键阶段．为了保证优质兰炭的生产，低温干馏炉内的燃烧温度需要控制在一定的范围内，因此生产过程中要实时监控炉体温度、空气和回炉煤气的流量比例、

5、原料煤送料的速度等；根据生产过程的安全要求，需要实时监控煤气管的压力、温度等，确保生产过程安全进行．因此在优质兰炭生产过程中需要重点对炉体温度、桥管温度、集气管压力、回炉空气流量、空气总管压力、回炉煤气流量、回炉煤气压力、煤气单炉总管流量、原料送进速度及料位等工艺参数进行实时检测记录与优化控制．结合兰炭生产工艺流程和安全生产的特点与要求，研究开发了基于双机冗余的稳定性和收稿日期：2011-10．10作者简介：张乃禄(1961．)，男，教授，主要从事自动化检测与过程控制、油田数字化技术研究．E一瑚il：zhn

6、ailu@263．1let一管一一气一上煤Tl一炉一中囫～H一油一一焦丁一捕一曩

7、一电～墅曾}触困一流卫蝻一医巫气甚煤L●01l琶一文一万方数据张乃禄等：基于双机冗余的兰炭生产过程监控系统一99一可靠性的监控系统．2双机冗余监控系统的设计鄂尔多斯正能大型兰炭生产系统分为A区和B区，每个区有12台焦化炉．2．1双机冗余监控系统的构成双机冗余监控系统包括：主监控室，A区监控室，B区监控室．主监控上位机是由2台研华(1Pc)工控机构成，2台工控机共用1台打印机；A(B)区监控由2台研华(IPc)工控机构成，1台西

8、门子s7—300PLc和6台智能仪表作为下位L，O采集控制设备．双机冗余监控系统结构如图2所示．围2主监控双机冗余系统硬件结构Ftg．2H删w_弛nmdm∞ord叫．c蛐p叫奸H曲岫m目mmDfmaInm蛐j州唧2．2双机冗余系统的硬件实现(1)监控主机选择台湾研华公司工业控制计算机IPc～610H，配置奔腾42．8GHz的cPU，2GB内存，500GB硬盘，带有以太网卡及打印机并行口，上位监控显示器选择飞利浦液晶显示器．IPC配置以太网卡，实现以太网通讯接口，2台Ⅲc、s7-300PLc和智能仪表通过网线

9、与交换机相互连接，构成了IPc+s7-300PI￡和智能仪表+以太网的双机冗余系统，A(B)区双机冗余硬件结构如图3所示．(2)过程控制选用PLc(cPu314c)．cPu模块(带模拟量和数字量控制点)分别完成各个模拟量和数字量的输入与输出．每个监控区共有：13个sM331模拟量输入模块完成了现场各种模拟量信号检测；5个sM332模拟量输出模块完成现场模拟信号的输出；sM321数字量输入模块和s^1322数字量输