I/ASeries系統(tǒng)在空分裝置中的應(yīng)用

伊穎 吳振衛(wèi)

【摘要】近年來(lái)，煤化工項(xiàng)目持續(xù)升溫，作為煤化生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)單元，空分裝置被大量建成投用?？辗盅b置即對(duì)空氣進(jìn)行分離的裝置。現(xiàn)階段，空分

裝置普遍采用低溫深冷的方法進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)出的、氣氮?dú)庋?、液氧、液氮和液氬均是化工生產(chǎn)不可或缺的重要原料和產(chǎn)品。本文主要簡(jiǎn)單介紹了空分工段采用的DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)及其軟硬件在裝置中的配置和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】DCS 空分控制系統(tǒng);系統(tǒng)配置;控制功能

1.I/ASeries 系統(tǒng)概述

1.1 I/ASeries是開(kāi)放式的DCS系統(tǒng)

所謂開(kāi)放，是指任何兩個(gè)遵守模型和有關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，其技術(shù)規(guī)格是公之于眾并可以免費(fèi)得到的。

為了達(dá)到開(kāi)放系統(tǒng)的目的，I/ASeries在硬件、軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)均全面采用國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）在軟件上采用與標(biāo)準(zhǔn)的UNIX系統(tǒng)完全兼容的VENIX和SOLARIS操作系統(tǒng)。（2）I/ASeries的應(yīng)用軟件與硬件彼此獨(dú)立。不會(huì)因?yàn)橛布母露斐绍浖o(wú)法使用。（3）與UNIX兼容的由第三方開(kāi)發(fā)的軟件，可以不作修改或稍作修改便可應(yīng)用于I/ASeries 中。（4）采用C和FORTRAN等高級(jí)編程語(yǔ)言，以便于軟件資源的共享。

1.2 I/ASeries智能自動(dòng)化的特點(diǎn)

（1）硬件，I/ASeries四代兼容，從CISC到RISC，從Intel 到MICRO SPARC，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命的設(shè)計(jì)思想。（2）軟件，與UNIX系統(tǒng)V兼容的實(shí)時(shí)多任務(wù)VENIX操作系統(tǒng)和SunSoft Solaris操作系統(tǒng)，軟件獨(dú)立于硬件。（3）通訊，建立于OSI模型上，符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)，遵循MAP協(xié)議，這樣可以與MAP兼容的非福克斯波羅產(chǎn)品納入I/ASeries系統(tǒng)。

1.3 I/ASeries的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

I/ASeries的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次：寬帶局域網(wǎng)（BROADBAND LAN）載波帶局域網(wǎng)（CARRIERBAND LAN）節(jié)點(diǎn)總線（NODE BUS）現(xiàn)場(chǎng)總線（FIELD BUS）這些通訊標(biāo)準(zhǔn)都與MAP兼容。

2.空分裝置流程簡(jiǎn)介

空分裝置包括機(jī)組部分和精餾部分。機(jī)組部分指空分裝置壓縮空氣的二大機(jī)組，即空壓機(jī)、增壓機(jī)?？諌簷C(jī)、增壓機(jī)兩臺(tái)壓縮機(jī)分別安在汽輪機(jī)的兩側(cè)，通過(guò)聯(lián)軸器和變速箱分別與汽輪機(jī)軸相連接，簡(jiǎn)稱一拖二系統(tǒng)。空壓機(jī)將從大氣吸入的空氣壓縮后送往空分裝置精餾部分。壓機(jī)將來(lái)自純化器的干燥空氣，經(jīng)一、二段加壓后分兩部分，一部分送往精餾部分的增壓透平膨脹機(jī);其余部分經(jīng)三段繼續(xù)加壓后，送往精餾部分。壓縮機(jī)正常運(yùn)行由中央控制室控制。

精餾部分包括空氣預(yù)冷單元、純化單元、透平膨脹單元、主（高壓）換熱器部分、冷箱內(nèi)精餾塔部分、氬精餾部分、產(chǎn)品貯槽部分等。環(huán)境空氣經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮后進(jìn)入空冷塔，與中部入塔的循環(huán)水和頂部入塔的冷卻水逆流換熱，空氣被冷卻。經(jīng)除霧去沫后進(jìn)入分子篩的純化器除去空氣中的水份、CO2、乙炔及其它碳?xì)浠衔锖蠓譃閮陕?，一路進(jìn)入主換熱器，進(jìn)入下塔進(jìn)行精餾;另一路一部分進(jìn)入增壓機(jī)，從增壓機(jī)二段冷卻器后抽出，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)的增壓端;另一部分從增壓機(jī)末級(jí)引出，經(jīng)冷卻后進(jìn)入高壓換熱器，節(jié)流降壓后進(jìn)入氣液分離器，分離后的液空和空氣分兩路進(jìn)入下塔參與精餾。

3.I/Aseries系列硬件在裝置中的應(yīng)用

空分裝置的DCS系統(tǒng)采用的是SUN工作站，其硬件主要有控制器（CP 2對(duì)）、I/O卡件、工程師站1臺(tái)、操作站4臺(tái)、報(bào)警打印機(jī)1臺(tái)、報(bào)表打印機(jī)1臺(tái)、畫(huà)面打印機(jī)1臺(tái)、組態(tài)畫(huà)面打印機(jī)1臺(tái)。其中控制器與工程師站、操作站通過(guò)網(wǎng)關(guān)相連，操作站與打印機(jī)通過(guò)網(wǎng)關(guān)相連。

3.1 AP應(yīng)用處理機(jī)

AP 應(yīng)用處理機(jī)可以完成兩個(gè)基本功能，其一是他們可以完成大量的計(jì)算和管理，其二是作為文件服務(wù)器站，他們處理來(lái)自文件服務(wù)器站本身或其它站的文件請(qǐng)求。

3.2 操作站處理機(jī)WP

操作站處理機(jī)和它所連接的外部設(shè)備一起，在用戶和所有系統(tǒng)功能之間提供一個(gè)界面，即作為系統(tǒng)站和操作員之間的接口。它從處理站和其他系統(tǒng)站接受圖形和文本信息并產(chǎn)生視頻信號(hào)，在CRT上顯示。

3.3 工程師站AW51

工程師站為獨(dú)立安裝，裝有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等管理軟件。實(shí)現(xiàn)對(duì)空分系統(tǒng)控制組態(tài)、監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)、歷史及趨勢(shì)數(shù)據(jù)的組態(tài)功能。按照應(yīng)用操作站處理機(jī) AW 進(jìn)行配置，具有應(yīng)用處理機(jī) AP 及操作站處理機(jī) WP 的功能，作為 AP 承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器功能，同時(shí)作為 WP 提供人機(jī)接口。

3.4 控制處理機(jī)CP

CP60在I/ASeries系統(tǒng)中可算作最重要的硬件，它是一個(gè)可選的容錯(cuò)站，和它相連的現(xiàn)場(chǎng)總線組件（FBM）一起，可按組態(tài)好的方案對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制。它可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制、梯形邏輯控制和順序控制等功能。完成數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、報(bào)警和傳送信息的功能。

4.操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介

空分裝置采用的SUN工作站是SUN公司具有自主版權(quán)的UNIX操作系統(tǒng)。它是一種多用戶，多任務(wù)的操作系統(tǒng)，它的安全性和可靠性均勝于一般的系統(tǒng)。在I/A的工程師環(huán)境下UNIX操作系統(tǒng)的進(jìn)入和退出是需要輸入命令的，UNIX常用的命令有l(wèi)s、cd、mkdir dname、rmdir dname、format等。

5.系統(tǒng)組態(tài)

系統(tǒng)組態(tài)，即是指對(duì)DCS的軟硬件構(gòu)成進(jìn)行配置，同樣也是為系統(tǒng)設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)的操作。其主要工作包括：各硬件在軟件中的配置、組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)、人機(jī)界面的繪制、控制程序和方案的編寫(xiě)等。對(duì)空分裝置工藝需求的測(cè)點(diǎn)清單，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)和卡件的選型并合理分配后，通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)，達(dá)到使硬件配置、信號(hào)采集的類型、控制的方案選用、運(yùn)行中的數(shù)據(jù)和畫(huà)面在軟件中體現(xiàn)出來(lái)。

ICC組態(tài)器是I/ASeries 50系統(tǒng)提供的組態(tài)工具，首先要改變?yōu)楣こ處煭h(huán)境才有權(quán)限進(jìn)入ICC組態(tài)器，可以選擇CIO_Config，進(jìn)入控制組態(tài)的compound總貌訪問(wèn)畫(huà)面，對(duì)組合模塊和模塊進(jìn)行編輯。針對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的屬性來(lái)填寫(xiě)模塊的參數(shù)。

流程圖組態(tài)是建立系統(tǒng)與操作員之間的接口畫(huà)面，把用顯示建立產(chǎn)生的靜態(tài)顯示轉(zhuǎn)換成能反映過(guò)程情況的動(dòng)態(tài)顯示。以便讓操作員簡(jiǎn)單直觀的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。本系統(tǒng)的流程圖組態(tài)工具是Display Build和FOXDRAW繪圖工具。

6.總結(jié)

本文主要介紹了空分裝置應(yīng)用的I/A系統(tǒng)特點(diǎn)，以及該系統(tǒng)的軟硬件特點(diǎn)在空分系統(tǒng)中的應(yīng)用?？辗衷诠に嚵鞒讨刑幱谥匾恢茫姆€(wěn)定性嚴(yán)重影響著后續(xù)系統(tǒng)的生產(chǎn)，因此此工段對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，?？怂共_公司的I/ASeries系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀察故障率較低，符合系統(tǒng)的要求，然而隨著裝置生產(chǎn)運(yùn)行及實(shí)踐研究，我們將努力把控制系統(tǒng)整理優(yōu)化的更加完善、優(yōu)良、安全、節(jié)能。

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[3]李政.DCS 在空分設(shè)備中的應(yīng)用[M].機(jī)電工程，2000，3.

作者簡(jiǎn)介：

伊穎（1987—），女，大學(xué)本科，畢業(yè)于沈陽(yáng)化工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)供職于兗礦魯南化工有限公司。

吳振衛(wèi)（1970—），男，大學(xué)本科，畢業(yè)于山東理工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)供職于兗礦魯南化工有限公司。