霍尼韋爾PKS系統(tǒng)在聚甲醛一區(qū)的應(yīng)用

宋丹鵬

摘要：介紹了聚甲醛裝置在霍尼韋爾PKS系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)思路，并對(duì)聚甲醛一區(qū)甲醛工藝混合氣流量、反應(yīng)器溫度及安全連鎖控制的組態(tài)方案進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞? ?PKS系統(tǒng)? 組態(tài)? 安全連鎖? 邏輯圖? 安全柵

天津堿廠4萬噸/年聚甲醛是由五環(huán)科技責(zé)任有限公司（EPC）總承包項(xiàng)目。聚甲醛工藝分為：一區(qū)（甲醛生產(chǎn)）、二區(qū)（三聚甲醛生產(chǎn)）、三區(qū)（二氧五環(huán)生產(chǎn)）、四區(qū)（分送系統(tǒng)及聚甲醛生產(chǎn)）四部分組成。該生產(chǎn)裝置采用霍尼韋爾PKS C300自動(dòng)化系統(tǒng)，此系統(tǒng)的選型、組態(tài)的設(shè)計(jì)資料、技術(shù)及設(shè)備的安裝調(diào)試由五環(huán)科技有限公司總承包。

一、DCS系統(tǒng)選型及配置

1.1DCS系統(tǒng)的確定

選擇霍尼韋爾PKS系統(tǒng)作為聚甲醛裝置的DCS系統(tǒng)，除因其性能可靠、霍尼韋爾技術(shù)相當(dāng)成熟原因之外，還基于以下原因：

（1）霍尼韋爾在世界DCS系統(tǒng)領(lǐng)域有世界領(lǐng)先的技術(shù)，在其領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。

（2）霍尼韋爾有聚甲醛組態(tài)的經(jīng)驗(yàn)，這會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的保證。

（3）在有和利時(shí)、西門子等公司競(jìng)標(biāo)下，霍尼韋爾脫穎而出成功競(jìng)標(biāo)成功。

1.2 根據(jù)生產(chǎn)裝置特點(diǎn)確定DCS的系統(tǒng)配置

按照控制回路、I/O點(diǎn)的數(shù)量及完成自動(dòng)控制所需控制算法、程序的復(fù)雜程度和編碼規(guī)模，并結(jié)合DCS系統(tǒng)選型的原則，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置時(shí)基于以下考慮：

（1）重要設(shè)備對(duì)應(yīng)的卡件全部冗余。控制器、防火墻、PM電源系統(tǒng)、服務(wù)器、交換機(jī)等重要設(shè)備全用冗余，來保證生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性。

（2）設(shè)備通用性強(qiáng)。所有的操作站和工程師站采用同品牌的PC機(jī)（戴爾）;控制站及其I/O模件類型和型號(hào)采用與新區(qū)其它工藝裝置PKS系統(tǒng)一致，保證硬件的統(tǒng)一性和互換性。

（3）系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)?，F(xiàn)有I/O卡件要有15.4%的余量，當(dāng)系統(tǒng)增加設(shè)備時(shí)，備用I/O卡件起到作用，并且可以保證網(wǎng)絡(luò)通訊和CPU負(fù)載能力可滿足要求。

（4）能與公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。PKS統(tǒng)通過以容錯(cuò)以太網(wǎng)和OPC接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)資源共享和全局監(jiān)控。

（5）采用標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口。PKS的操作站采用DELL公司的工作站PC和WINDOWS XP操作系統(tǒng)。

1.2.1系統(tǒng)硬件配置

（1）控制器采用冗余控制器，此控制器是霍尼韋爾 PKS C300系列控制器。其中硬件主要包括：控制器（冗余）、防火墻（冗余）、I/O卡件（包括冗余與非冗余）、交換機(jī)（冗余）、PM電源（冗余）、安全柵、服務(wù)器（DELL冗余PC機(jī)）、操作站、PKS軟件。

1.2.2系統(tǒng)軟件配置

操作系統(tǒng)為WINDOWS XP，組態(tài)及操作監(jiān)控軟件為霍尼韋爾 PKS C300，提供的功能如下：

（1）組態(tài)功能

包括：系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，控制回路（復(fù)雜回路、連鎖）組態(tài)，燈屏組態(tài)，交換機(jī)組態(tài)、溫度安全柵組態(tài)。

（2）操作及監(jiān)控：

包括：流程圖畫面、報(bào)警畫面、操作指導(dǎo)畫面、控制分組畫面、、歷史趨勢(shì)畫面、數(shù)據(jù)分析畫面等。

2? ?聚甲醛一區(qū)甲醛工藝流程中典型控制組態(tài)

典型的組態(tài)如：下位組態(tài)全是在Contral Builder進(jìn)行組態(tài)。圖二是一個(gè)簡(jiǎn)單顯示回路，CM（TI_R110A1）里面包括一個(gè)AI、DACA兩個(gè)模塊連接上就是一個(gè)回路。圖三是一個(gè)PID回路， CM（LIC_R110）里面包括一個(gè)AI、DACA、PIDA、AO四個(gè)模塊，連接上就組成一個(gè)PID回路，等其它回路就不一一列舉。在CM中要填寫資產(chǎn)、描述、量程、單位、通道、報(bào)警等文字。

2.1.1用連鎖控制來控制氧溫度升高。

甲醇氧化生產(chǎn)甲醛關(guān)鍵是安全生產(chǎn)和控制好反應(yīng)溫度，使生產(chǎn)始終處于穩(wěn)定和最佳狀態(tài)下進(jìn)行。確保安全而穩(wěn)定生產(chǎn)，除了操作者要認(rèn)真操作控制和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)檢查外，各控制儀表的正確性是十分重要的。

1、開車點(diǎn)火前氧醇比的調(diào)節(jié)是十分重要的，必須控制在爆炸范圍外點(diǎn)火，否則后果不堪設(shè)想。所以我們?cè)诜磻?yīng)器上設(shè)計(jì)了五個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，并且進(jìn)行比較來保證溫度的準(zhǔn)確性。

2、有工藝要求當(dāng)氧溫指示“超標(biāo)”時(shí)，設(shè)計(jì)院為工藝設(shè)計(jì)了四個(gè)階段安全連鎖。

第一階段? 反應(yīng)器R-110A/B溫度點(diǎn)TI_R110A/B進(jìn)行安全報(bào)警組態(tài)，當(dāng)溫度升高進(jìn)行報(bào)警。如連鎖圖四所示，會(huì)調(diào)節(jié)混合器M-110A/B入氣調(diào)節(jié)閥TV_R110A/B的混合氣（氧氣、蒸汽、甲醇?xì)怏w、尾氣）的流量。來控制反應(yīng)器入量，控制溫度的升高。通過TIC_R110A/B溫度來控制混合氣的流量，好處在于溫度的靈敏度高反應(yīng)快，不存在長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，為工藝提供準(zhǔn)確的信息。而要是用流量控制溫度的話，就會(huì)有延時(shí)、溫度的反應(yīng)會(huì)很慢，就算已經(jīng)調(diào)到位了流量， 溫度也不會(huì)馬上反應(yīng)出來。

第二階段? 溫度還在升高時(shí)，我們做了安全連鎖組態(tài)。把空氣、尾氣鼓風(fēng)機(jī)做了組態(tài)。當(dāng)溫度升高時(shí)就會(huì)觸發(fā)連鎖發(fā)出一個(gè)“1”觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)過與、或、延時(shí)的模塊控制來最終給鼓風(fēng)機(jī)一個(gè)“1”信號(hào)，達(dá)到祛停鼓風(fēng)機(jī)的功能。來減少氧氣的含量，降低溫度。

2.1.2? 在一區(qū)PIC_S1_5蒸汽壓力，控制一路輸入4Mpa蒸汽閥（PV_SK）和一路輸入1Mpa蒸汽閥（PV_S1A），兩閥同時(shí)送給E-100A/B。組態(tài)如圖六所示：由設(shè)計(jì)資料來組態(tài)，設(shè)計(jì)資料要在工藝達(dá)到開度在0～50時(shí)，PV_S1A閥由關(guān)到全開目的，而PV_SK閥始終是關(guān)的狀態(tài)，在開度50～100時(shí)，要求PV_S1.5A閥由全開到全關(guān)，而PV_SK閥始終是由全關(guān)到全開的狀態(tài)，最終來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。

2.1.3? 在一區(qū)中（包括其它區(qū)）測(cè)溫元件中加有溫度變送器，其實(shí)就是一個(gè)安全柵，它解決了熱電偶、熱電阻的信號(hào)轉(zhuǎn)換功能。原來只是在現(xiàn)場(chǎng)儀表上加一個(gè)模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在有了這個(gè)安全柵可以機(jī)柜里進(jìn)行安全柵組態(tài)，同一個(gè)道可以組成熱電偶、熱電阻都可以，降低了測(cè)溫儀表的成本，并且可以反復(fù)的使用，不像原來的模塊壞了就要更換個(gè)模塊，沒有就更換個(gè)新的。

3? 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

由于新區(qū)的設(shè)備建設(shè)還沒有完成，系統(tǒng)指在模擬下運(yùn)行過，在霍尼工廠進(jìn)行過FAT測(cè)試無問題，現(xiàn)場(chǎng)的投試還須要很長(zhǎng)時(shí)間，所以不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行說明。但是我們?cè)趯?shí)習(xí)的時(shí)候，廠家的系統(tǒng)相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，在開車的時(shí)候基本在1個(gè)月左右就可以調(diào)試完畢。所以我們對(duì)我廠的組態(tài)及儀表相當(dāng)有信心。

4 結(jié)束語

霍尼維尼的PKS系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大，自動(dòng)與安全程度的高，并且應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。在工藝與儀表中有性能可靠評(píng)語，并且降低儀表的維修的工作量，因此PKS系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

5? 參考文獻(xiàn)資料

1、霍尼韋爾中、英文參考資料

2、聚甲醛工藝生產(chǎn)資料