PKS技術(shù)在KAAP-15M4型制氧機(jī)中的應(yīng)用

趙珉 周昆寧

【摘 要】PKS系統(tǒng)是honeywell公司開發(fā)生產(chǎn)的新一代DCS過程控制系統(tǒng)，它具有良好的開放性、多樣性和分散集中控制能力，該系統(tǒng)為工業(yè)過程控制和現(xiàn)場儀表提供了一個性價比更高的開放式控制平臺，本為主要介紹Honeywell PKS控制系統(tǒng)在KAAP-15M4型制氧機(jī)過程控制中的應(yīng)用技巧

【關(guān)鍵詞】DCS;PKS;過程控制;切換

1、概述

KAAP-15M4型制氧機(jī)是從俄羅斯進(jìn)口的空分設(shè)備，在自動化控制儀表方面，其技術(shù)水平居于70年代末期，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)特征的需要。2006年因15000Nm3/h氧氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS控制，DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造為現(xiàn)在的Honeywell PKS控制系統(tǒng)。主要包括：空分生產(chǎn)工藝流程的過程監(jiān)控、蓄冷器切換的過程控制、氬凈化干燥器切換的過程控制、空氣壓縮機(jī)的儀控以及15000Nm3/h氧氣壓縮機(jī)的過程控制等。

2、PKS系統(tǒng)介紹

PKS系統(tǒng)是honeywell公司開發(fā)生產(chǎn)的新一代DCS過程控制系統(tǒng)，它具有良好的開放性、多樣性和分散集中控制能力。PKS系統(tǒng)為工業(yè)過程控制和現(xiàn)場儀表提供了一個性價比高的開放式控制平臺。

2.1、硬件組成（KAAP-15M4型制氧機(jī)控制系統(tǒng)PKS為例）

KAAP-15M4型制氧機(jī)PKS控制系統(tǒng)設(shè)有一個工程師站（服務(wù)器），一個FLEX操作員站，一個consle操作員站;其中FLEX站與C200控制器保持控制同步，歷史數(shù)據(jù)來源于工程師站;consle操作員站通過容錯的FTE工業(yè)以太網(wǎng)與工程師站連接完成過程控制功能，歷史數(shù)據(jù)依然來自工程師站。工程師站、FLEX站通過容錯的FTE工業(yè)以太網(wǎng)與冗余的C200控制器通信，并保持同步，其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1：

2.2、軟件

HoneyWell PKS軟件基于Windows2000 Server 技術(shù)開發(fā)，流程畫面采用HoneyWell HMIWeb技術(shù)和Display Build畫圖軟件結(jié)合建立生成，過程控制的功能模塊CMs（Control Modules）和順序控制模塊SCMs（Squence Control Modules）則是通過Control Builder組態(tài)生成。

2.3、PKS系統(tǒng)的功能特點

2.3.1、基于Windows2000 Server 的操作系統(tǒng)，具有通用和易維護(hù)的特點。

2.3.2、冗余的混合控制器C200和容錯的FTE工業(yè)以太網(wǎng)可保證工業(yè)過程控制的安全。

2.3.3、工藝流程圖生成和組態(tài)簡便，可采用VBScript腳本來作為流程圖畫面的腳本程序。

2.3.4、面向?qū)ο蟮膱D形化、模塊化的組態(tài)工具Control Builder易學(xué)易懂，控制組態(tài)方便快捷。

2.3.5、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫采用真正的操作員站/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，由服務(wù)器為操作員站提供所需的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和能力。

2.3.6、歷史趨勢組態(tài)簡單，使用方便、靈活，操作員可根據(jù)需要自行對多個參數(shù)組進(jìn)行歷史趨勢組態(tài)。

3、Honeywell PKS控制系統(tǒng)在KAAP-15M4型制氧機(jī)過程控制中的應(yīng)用。

3.1、歷史趨勢查詢功能在KAAP-15M4型空分生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

空分生產(chǎn)是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，空分工況狀態(tài)趨勢及劣化傾向的超前判斷至關(guān)重要。Honeywell PKS控制系統(tǒng)提供的歷史數(shù)據(jù)庫功能和歷史趨勢查詢功能，可以幫助空分操作人員準(zhǔn)確地分析判斷出空分工況趨勢，并參照相關(guān)參數(shù)的歷史趨勢曲線及時地對工況進(jìn)行調(diào)整，以趨達(dá)到最佳工況。

3.2、PKS控制系統(tǒng)中首觸功能的應(yīng)用

為了有效保護(hù)制氧機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組本身的安全，壓縮機(jī)組設(shè)置了連鎖保護(hù)程序，機(jī)組某一個運(yùn)行參數(shù)偏離了規(guī)定工藝值達(dá)到一定程度時，機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)。有些參數(shù)因信號干擾數(shù)值瞬間達(dá)到停機(jī)值或接觸不良造成的停機(jī)，這些時有時無的停機(jī)原因是很難查找的，PKS控制系統(tǒng)中首觸功能塊的功能就是要找出第一個停機(jī)參數(shù)的，本功能塊組態(tài)簡單，實際應(yīng)用靈活可靠。

3.3、工藝流程畫面

利用工藝流程畫面生成軟件Display Builder 和腳本運(yùn)行程序VBScript生成的流程畫面，采用了新一代Honeywell HMIWeb技術(shù)，使用HTML格式作為用戶顯示畫面格式，操作員可通過安全的操作員站環(huán)境來操控過程顯示畫面，其人機(jī)界面友好、易操作、簡潔實用。

3.4、在單回路控制調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

KAAP-15M4型制氧機(jī)系統(tǒng)中有相當(dāng)多的PID調(diào)節(jié)回路，一個調(diào)節(jié)效果好的調(diào)節(jié)控制，不僅僅是執(zhí)行機(jī)構(gòu)好就能達(dá)到調(diào)節(jié)效果的，PID的算法和參數(shù)的選取也是相當(dāng)關(guān)鍵的。PKS Control Builder 具有先進(jìn)的PID算法庫為技術(shù)支持，其PID參數(shù)的選取較容易、工作性能都要好一些（系統(tǒng)響應(yīng)速度快，靜差小，不易超調(diào)）。

3.5、PKS控制系統(tǒng)斷線保護(hù)功能的應(yīng)用

在DCS控制系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)信號線斷線或接觸不良的假信號，通常的做法是在軟件控制組態(tài)中采取延時的辦法來解決，PKS控制系統(tǒng)解決的辦法是在硬件，它每種類型卡件的FTA對每個輸入信號都做了硬件斷線保護(hù)，從源頭就把信號線斷線或接觸不良的假信號給切除了，保證了機(jī)組的溫度運(yùn)行。

3.6、PKS控制系統(tǒng)OPC協(xié)議的應(yīng)用

PKS控制系統(tǒng)提供了更加開放的OPC協(xié)議，使得數(shù)據(jù)共享變得更簡單。有了開放的OPC協(xié)議，工廠管理網(wǎng)絡(luò)可以和PKS系統(tǒng)FTE以太網(wǎng)輕松連接，查看和制作各種數(shù)據(jù)報表，甚至瀏覽實時流程畫面。

4、總結(jié)

綜上所述，Honeywell PKS控制系統(tǒng)在工藝流程落后、自動化程度較低的KAAP-15M4型制氧機(jī)中的成功應(yīng)用，它給我們的結(jié)果不盡是應(yīng)用的本身，更重要的是啟發(fā)我們要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)、運(yùn)用新技術(shù)，只有這樣，工作才有創(chuàng)新，企業(yè)才有大發(fā)展。

作者簡介：趙珉（1972—），男，大專，自動控制工程師，研究方向自動控制。周昆寧（1983—），男，本科，機(jī)械工程師，研究方向：機(jī)械研究。