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案例頻道

MACS控制系統(tǒng)在木糖醇項(xiàng)目中的應(yīng)用
  • 企業(yè):控制網(wǎng)     領(lǐng)域:電源     行業(yè):化工    
  • 點(diǎn)擊數(shù):1987     發(fā)布時間:2005-07-14 09:43:57
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介紹了MACS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和布局,以及其在木糖醇項(xiàng)目中的應(yīng)用。



1  MACS控制系統(tǒng)簡介

    兗礦魯南高科技化工園區(qū)千噸級木糖醇項(xiàng)目工藝復(fù)雜,系統(tǒng)操作壓力高,易燃易爆,自動化水平要求高,其中有許多復(fù)雜邏輯自動控制方案,如配料工段順控控制方案、氫化系統(tǒng)聯(lián)鎖控制方案等,這就要求DCS控制系統(tǒng)就有強(qiáng)大的軟件編程水平和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
    木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)使用的是北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司開發(fā)的大型分布式控制系統(tǒng)―MACS控制系統(tǒng),該系統(tǒng)采用目前世界上先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù),具有可靠性先進(jìn)、性價比高等特點(diǎn)。和國外相同功能的DCS控制系統(tǒng)如ROSEMOUNT-DELTAV、BAILEY-INFI90等系統(tǒng)相比,該控制系統(tǒng)具有價格低廉、全中文界面便于學(xué)習(xí)掌握、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢。
    一個大型的MACS控制系統(tǒng)可由多個服務(wù)器組成,由此將系統(tǒng)劃分為多個域,每個域可由獨(dú)立的服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNET和多個現(xiàn)場控制站(I/O站)組成,完成相對獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集和控制功能。操作員站和高級計(jì)算機(jī)站等可通過域名登錄到不同的域進(jìn)行操作。MACS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分為管理網(wǎng)絡(luò)(MNET)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(SNET)和控制網(wǎng)絡(luò)(CNET)三個層次。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站系統(tǒng)服務(wù)器與現(xiàn)場控制站的互連,控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主控單元與過程I/O單元的通訊。
現(xiàn)場控制站的技術(shù)特點(diǎn):
(1)  每個現(xiàn)場控制站有兩個控制器,一主一輔,相互冗余,保證系統(tǒng)可靠性,可實(shí)現(xiàn)無擾動切換;
(2)  電源1:1冗余,保證電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠;
(3)  I/O卡件冗余,保證數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)可靠性;
(4)  網(wǎng)絡(luò)冗余,每個現(xiàn)場控制站設(shè)計(jì)兩套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雙冗余結(jié)構(gòu),保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性;
(5)  分散隔離措施,保證系統(tǒng)可靠性;
(6)  帶電插拔功能,方便維護(hù),安全可靠;
(7)  系統(tǒng)故障自診斷能力,具有故障指示功能,便于排查故障;
(8)  豐富的功能實(shí)現(xiàn),根據(jù)現(xiàn)場的不同需要用豐富的組態(tài)編程工具實(shí)現(xiàn)控制方案,滿足客戶控制要求。



圖1  現(xiàn)場控制站內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖


2  木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)硬件配置

木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)由三臺操作員站、一臺I/O控制單元組成。
(1)  I/O控制單元由主控單元、I/O單元、電源單元、專用機(jī)柜四部分組成,完成現(xiàn)場信號采集、工程單位變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳輸?shù)讲僮鲉T站等功能。
(2)  操作員站和工程師站是最重要的人機(jī)交互界面,由高檔工控微機(jī)組成,進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控和管理。
(3)  DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由上到下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)兩個層次。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制站和系統(tǒng)操作員站的互連。控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制站與I/O單元的通訊。
(4)  操作員站配置說明:
計(jì)算機(jī):DELLGX270 P4 2.26G/256M/40G/CD/網(wǎng)卡;
顯示器:DELL21;
交換機(jī):DLINKDES-1008;
專用鍵盤;
專用球標(biāo);
軟件狗。
(5)  現(xiàn)場控制站配置說明:
FP030:機(jī)柜                                   1臺;
FM910-A:現(xiàn)場電源                    4塊;
FM811:主控單元                         2塊;
FM143:8路熱電阻輸入模塊                3塊;
FM148A:8路模擬量輸入模塊                 16塊;
FM151:8路模擬量輸出模塊                   8塊;
FM147:8路熱電偶輸入模塊                   4塊;
FM171B:16路開關(guān)量輸出模塊                 4塊;
FM161D:16路開關(guān)量輸入模塊                 6塊;
FM192B-CC:冷端匹配器                      1塊。
(6)  控制網(wǎng)絡(luò):
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):總線式;
最大節(jié)點(diǎn)數(shù):126;
傳輸速率:9.6Kbps~12Mbps;
通訊介質(zhì):雙絞線或光纜。
(7) 木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。



圖1  木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3  木糖醇項(xiàng)目DCS控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

(1)  MACS控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制站組態(tài)軟件為CONMAKER系統(tǒng)
    CONMAKER系統(tǒng)是用于開發(fā)控制方案的開發(fā)平臺,包含有控制方案編輯器和仿真調(diào)試器,是一套完整控制編輯和調(diào)試軟件包。
    木糖醇項(xiàng)目的儀表I/O測量點(diǎn)分模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(AO)、開關(guān)量輸入(DI)、開關(guān)量輸出(DO)、熱電偶輸入(TC)、熱電阻輸入(RTD)五類,單回路PID調(diào)節(jié)28個,串級調(diào)節(jié)回路4個,有配料工段順控控制方案、氫化系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)方案以及溫壓補(bǔ)償?shù)榷喾N控制算法方案。
    控制方案設(shè)計(jì)采用FBD功能塊、ST語言等編程工具實(shí)現(xiàn)。單回路調(diào)節(jié)和模擬量輸入的組態(tài)方法如圖2所示。



圖2  單回路調(diào)節(jié)和模擬量輸入的組態(tài)方法

其他調(diào)節(jié)回路和控制方案就不再做詳細(xì)說明了。
(2)  MACS控制系統(tǒng)操作員監(jiān)控操作軟件為FACVIEW系統(tǒng)
    FACVIEW系統(tǒng)是制作操作員監(jiān)控操作界面的工具軟件。用于繪制流程圖、趨勢報表、報警、操作日志等,為操作人員提供便于操作監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的平臺。可對操作站的使用權(quán)限進(jìn)行分配設(shè)置監(jiān)視員、操作員、工程師等不同權(quán)限的用戶,根據(jù)不同權(quán)限實(shí)現(xiàn)不同的操作控制功能。可保留最近30天的操作記錄和歷史趨勢便于分析判斷故障原因。

4  系統(tǒng)調(diào)試

(1)  I/O測量點(diǎn)單通道調(diào)試:對所有I/O卡件所有通道用信號發(fā)生器送模擬信號進(jìn)行測試,測量精度準(zhǔn)確,測量誤差符合要求。
(2)  控制回路控制室手動、自動控制正常,閥門動作準(zhǔn)確到位,手動、自動控制可實(shí)現(xiàn)無擾動切換,達(dá)到工藝要求。
(3)  對配料工段順控程序、氫化系統(tǒng)控制加模擬信號進(jìn)行仿真調(diào)試,閥們動作順序正確,連鎖報警正常,達(dá)到工藝要求。
(4)  控制器、電源卡冗余切換實(shí)驗(yàn)正常穩(wěn)定,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。
經(jīng)過長期的連續(xù)運(yùn)行證明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,控制方案安全可靠,完全達(dá)到工藝要求。

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