霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)在15000m3空分系統(tǒng)中的應用

魏慶征（山東石橫特鋼集團有限公司，山東　肥城　271612）

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霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)在15000m3空分系統(tǒng)中的應用

魏慶征
（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城271612）

摘要：空分，就是用來把空氣中的各組份氣體分離，生產(chǎn)氧氣、氮氣、氬氣的一套工業(yè)設備?？辗窒到y(tǒng)包括空氣過濾系統(tǒng)；空氣壓縮機系統(tǒng)；空氣預冷系統(tǒng)；空氣壓縮膨脹系統(tǒng)；空氣分離系統(tǒng)；氧氣壓縮；氮氣壓縮；液體儲存汽化系統(tǒng)等一系列系統(tǒng)。生產(chǎn)過程中，空分系統(tǒng)要求控制精確、快速、安全、穩(wěn)定，控制信息量大，控制回路復雜，傳統(tǒng)簡單的控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求。經(jīng)多次考察，15000m3空分項目采用美國Honeywell公司的 PKS集散式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對制氧系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高性能采集、監(jiān)控。

關鍵詞：霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)；15000m3制氧機組；Experion 組態(tài)工作室

15000m3制氧機組工藝較復雜，空氣壓縮機把空氣壓縮到0.5MPa，流量為85000NM3/H，壓縮后的空氣通過預冷系統(tǒng)，降溫至15℃以內，經(jīng)純化系統(tǒng)除去水和二氧化碳等雜質，通過膨脹機制冷，增加機加壓，利用氧氣、氮氣、氬氣冷凝溫度不同的原理，在分餾塔內分餾出氧氣、氮氣、氬氣，最后分別通過氧氣透平機、低壓氮氣透平機、中壓氮氣透平機、液氬泵把氣體加壓到各氣體管網(wǎng)中，按需求供應用戶使用。

生產(chǎn)過程中，主控室需實時監(jiān)控制氧工藝中關鍵參數(shù)，控制系統(tǒng)對控制系統(tǒng)參數(shù)進行數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)上下限報警、歷史趨勢記錄、操作人員操作記錄、設備自動控制、設備聯(lián)鎖啟停機等各項功能。整套15000m3制氧機控制系統(tǒng)需要的檢測點模擬量300點左右，各種設備運行信號、聯(lián)鎖、控制、切換閥及調節(jié)閥閥位等開關量200點左右，順序控制3路，閉環(huán)控制回路有30多路。

空壓機、氮壓機、氧壓機控制啟動前運行條件滿足后才發(fā)出允許啟動信號，工控機分別編制啟動條件畫面，當所有啟動條件滿足后，設備才能啟動。運行過程中，系統(tǒng)監(jiān)控工藝參數(shù)達到聯(lián)鎖停機設定值時設備自動停機，操作人員可根據(jù)聯(lián)鎖畫面直接查找聯(lián)鎖點，便于快速查詢、排除故障。油泵為關鍵運行輔助設備，關乎設備運行安全，根據(jù)工藝、安全要求設定油壓低于設定值自動啟動輔油泵，高于設定值時自動停止備用泵。預冷系統(tǒng)要求嚴格控制空冷塔、水冷塔液位，如工藝條件不滿足，聯(lián)鎖預冷系統(tǒng)所有水泵不能啟動或停止，排水閥打開，進水閥關閉，實現(xiàn)水位有效控制。純化系統(tǒng)控制要求較高，通過順序控制，兩組純化器輪流使用，6小時后自動切換。分餾塔系統(tǒng)有十幾個液位、流量要求自動控制。膨脹系統(tǒng)為高速旋轉設備，需要聯(lián)鎖膨脹機及增壓機進口閥門、回流閥開關。

為保證制氧系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，技術人員選擇霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)的結構采用冗余服務器、冗余控制網(wǎng)絡（FTE）、冗余電源、冗余防火墻等結構。整個制氧控制系統(tǒng)配置2臺工程師站、2臺操作員站。工程師站用于工程師進行系統(tǒng)組態(tài)，同時作為控制系統(tǒng)的主服務器，對過程數(shù)據(jù)進行保存以及存檔。操作員站是最重要的人機交互界面，由中控室操作人員使用，用于對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視和管理，實現(xiàn)對生產(chǎn)的實時監(jiān)控。兩臺工程師站同時可用作操作站，按密碼等級進行權限劃分，保證安全生產(chǎn)的前提下節(jié)約成本。C300控制器通訊由控制器處理模件（CPM）、ControlNet接口，I/O連接模件和冗余模件組成，完成對生產(chǎn)過程的控制、與I/O連接模件的通信，通過監(jiān)控網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送到服務器，實現(xiàn)服務器數(shù)據(jù)采集、存儲等功能。I/O模件主要包括輸入/輸出模塊、背板和數(shù)據(jù)連接電纜等，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、處理和數(shù)據(jù)轉換功能。PKS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡均為雙冗余網(wǎng)絡，由下到上分為I/O網(wǎng)絡、監(jiān)控網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡三個層次。I/O網(wǎng)絡實現(xiàn)C300控制器與I/O模件的通訊以及I/O模件與現(xiàn)場FTA的聯(lián)系，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控網(wǎng)絡實現(xiàn)C300控制器與服務器的互連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控；信息網(wǎng)絡用于操作員站與工程師站的通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，操作站可實時監(jiān)控生產(chǎn)運行。

工程師通過Experion 組態(tài)工作室完成畫面、程序編制，實現(xiàn)制氧機穩(wěn)定可靠運行。Experion 組態(tài)工作室是一種全新的集成化的系統(tǒng)工程組態(tài)軟件，它充分地改進控制系統(tǒng)組態(tài)方式和操作效率。集成化的組態(tài)工作室消除了因使用不同組態(tài)工具去組態(tài)不同畫面而導致的組態(tài)工作的混亂和低效。在組態(tài)工作室里，我們可以任意開啟各種組態(tài)工具，簡單、快速地完成各項系統(tǒng)組態(tài)工作，在同一地就可對系統(tǒng)中的所有的服務器進行組態(tài)。

結語

霍尼韋爾PKS控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、開放性、靈活性，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，滿足制氧設備運行要求，從而保證制氧設備安全穩(wěn)定運行。自從2008年該15000m3制氧設備運行以來，制氧設備從未出現(xiàn)因PKS控制系統(tǒng)硬件故障停機，運行情況良好。

參考文獻

[1]郭斌，祁學東，馮大博.霍尼威爾DCS控制系統(tǒng)在15000m～03空分中的應用[J].自動化與儀器儀表，2010（05）：83-85.

中圖分類號：TP29

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