1、DCS 控制系統在甲醛生產工藝中地應用化工自動化及儀表第 38卷 DCS 控制系統在甲醛生產 工藝中地應用劉增環楊兵(1.河北項目大學信息與電氣項目學院,河北邯鄲 056038。2.山東晉煤明水化工集團有限公司 ,山東章丘 250200摘要將浙大中控地 WebFeildJX-300XPDCSE制系統應用于甲醛生產工藝，實 現對工業甲醛生產系統地實時監控.實踐表明 ,該系統自動化程度高 ,使用簡易,甲醇轉化效率穩定 ,有效地降低了系統運行地人工費用和項目地維護費 用.關鍵詞 DCS 數據通訊冗余 CPU 分散式監控系統中圖 分 類 號 TP273文 獻 標 識 碼 B 文 章 編 號100039

2、32(201808-0982-03甲醛是一種重要地有機原料 ,工業上常用催化氧化法由甲醇制取甲醛.目前,國內地甲醛行業受建材行業需求地帶動 ,生產勢頭較好 ,而農藥 ,醫藥及其下游產品 地需求也十分穩健 ,從而使得甲醛具有較好地市場需求.為提高甲醛地產品質量和生產能力 ,降低成本 ,保證生產地穩定性和安全性 ,很 多化工廠家對生產地自動控制提出了更高地要求 .1生產工藝流程山東晉煤明水化工集團有限公司甲醛生產采用電解銀催化劑法甲醇氧 化制甲醛地方法 .甲醇由高位槽進入蒸發器加熱,水洗后經過加熱 ,到蒸白 發器地甲醇層 (約 50? C ,為甲醇蒸汽所飽和并與水蒸氣混合。然后經加熱器加熱至100

3、-120? C,經阻火器和加熱器進入氧化反應器，反應器地溫度一般控制在600650,在催化劑地作用下,大部分甲醇轉化為甲醛 .轉化后地氣體冷卻到 100120C 進入吸收塔 ,用稀 甲醛溶液或水吸收 ,未被吸收地氣體從塔頂排出 ,送到尾氣鍋爐燃 燒,提供熱量. 根據甲醛工藝流程 （圖 1 和廠方要求 ,山東晉煤明水化工集團有限公司新建 地甲醛生產控制系統采用了浙江中控技術股份有限公司生產地WebFeildJX300XP較先進地DCS控制系統進行監控.系統通過現場控制站（I圖1甲 醛生產吸收工序流程收稿日期:2018-0310第8期劉增環等.DCS控制系統在甲醛生產工藝中地應用983 /0站,數

4、據通訊系統,人機接口單元（操作員站OPS項目師站ENS才把控制任務分配到現 場,便于分散控制 ,降低了事故發生對整個系統造成地影響 .2系統硬件設計JX-300XP硬件包括控制站硬件,操作站硬件和網絡硬件 3部分（圖2.DCS控 制對象主要有 反應塔壓力 ,反應塔溫度 ,料位探測儀 ,甲醇流量 ,甲醛流量及調節閥等.監控系統硬件由電源單 元,CPU單元， 輸入輸出單元 ,通訊單元 ,操作站和 網絡部件構成 .圖 2 系統硬件總圖 2.1控制站硬件控制站硬件包括機柜，機籠及系統供電，主控 制卡（CPU數 據轉發卡和I/O卡件I4J；其中 機籠分為電源機籠和卡件機 籠 .電源機籠可以配 置 4 個

5、電源模塊。卡件機籠主要放置 各類卡件 ,一個卡件機籠有 20 個槽位 ,用來放置兩塊主控制 卡,兩塊數據轉發卡和16 塊 I/O 卡件 .機籠背面 有 4 個SBUS S2網絡接口，一組電源接線端子和16個 I/O 端子接口插座 .系統采用雙路交流供電兩路220V交流電冗余配電一路通過UPS給系統供電，一路直接給系統供電2.2操作站硬件操作站負責顯示控制站采集地信號點 ,并下 達操作員地命令到控制站 ,同時 對一些實時或歷史地數據進行保存，它是DCS中不可缺少地硬件組成部分. 操作站地硬件由工控 PC機（包括計 算機主機，顯示器及操作員鍵盤等 ，操作 臺,打 印機和操作員軟件狗組成 .2.3網

6、絡硬件網絡硬件包括網卡 ,通信線纜以及其它網絡 輔助配件等 ,它負責控制站和操 作站之間或操作 站與操作站之間不同設備地信息傳輸 ,并實現系 統規模地 擴展.3系統軟件設計針對晉煤明水化工集團有限公司甲醛生產系 統地特點 ,為實現甲醛生產系統 長周期安全穩定運行,對原中控版本地 Adva ntrolPro軟件包進行了改進與升 級,在繼承原版本軟件功能豐富,界面 友好 ,使用簡單等特點地基礎上,形成了更為豐富 地軟件包 ,特別完善了防爆曲線監控軟件 .為保證安全生產 ,要求使甲醇和蒸汽混合后溫度控制在規定地范圍內 .如果溫度超出允許 地范圍 ,則會因為反應劇烈不可控制而產生爆 炸,這是非常危險地

7、情況 .為了有效監視該反應 過程混 合氣體地溫度情況 ,并以直觀地形象表示 出來 ,同時給出報警指示信息 ,以 指導生產操作人 員進行適當地操作 ,需要一套計算機爆炸監控曲線軟件 ,完成對生產操作地監控 .防爆曲線軟件系統運行于windows2000+sp2系統之上.防爆曲線軟件有兩種運行方式 :一個 是模擬運算狀態。一個是實際計算狀態.模擬計 算狀態可以模擬系統在模擬信號下計算地數值 , 并顯示出來。實際計算可用 AdvanTrol.ProV2.40 自帶地 OPC 軟件與系統地通訊數據計算實際地 系統 負荷工況下地各值 ,系統可以從模擬計算狀 態切換到實際計算狀態 . 監控爆炸曲線系統地要

8、求較高,該系統地輸 入有甲醇流量 ,蒸汽流量 ,補加蒸汽流量和與這些流量相關地溫度，壓力以及物質地密度等j.根據這些基本 量來計算甲醇和蒸汽二者混合物地溫 度.同時根據用戶提供地資料給出一 個直觀地畫 面.畫面包括甲醇溶解釜溫度,蒸發器溫度及過 熱器出口溫度 .在功能上 ,要求該系統具有信息報警,記錄軌跡 ,數據打印和曲線放大功能 .防爆 曲線工作狀態如圖 3所示 . 4卡件地選型和配置 4.1卡件選擇步驟 根據項目要求中地測點清單 ,分類統計出同 類信號地點數 ,對照卡件介紹查 出該信號類型所 對應地接收卡件和每塊卡件對該類型信號地最大 接收容 量 （即一塊最多可帶多少個點 , 然后算出 這

9、些信號點需要地卡件數,根據卡件數統計端子 板數量 .本項目中 ,已知電流信號 19點,考慮日后擴展 ,預留備 用通道 5個,共 24點,選擇電流信化工自動化及儀表第 38卷圖 3防爆曲線工作狀態號輸入卡XP313,因為XP313卡是6路通道信號 輸入，則需4塊卡件，本項目 中都選用端子板XP520一塊端子板可供兩塊卡件使用根據上面地卡件選擇及卡件數量統計 ,本項目需要配置 兩個機籠 ,一個控制站 .其中主控制卡和 數據轉 發卡設置冗余 .4 . 2卡件布置設置為了使卡件能夠按照要求工作,根據卡件選 擇,系統規模設置及卡機排布原則 ,對卡件進行地址設置 .主控制卡地址范圍 2? 63,該項目中,

10、地 址設置為 2和 3.因為數據轉發 卡地址范圍是 015,且必須從 0開始 ,依次設置 ,因此第 1機籠 地址是 0和 1,第 2機籠地地址是 2 和 3.4.3UPS及電源設置UPS即不間斷電源，主要由充電器,整流器,電池組合及逆變器等部分組成 .根據項目實際要 求地帶負荷能力和可靠性 , 選擇了山特品牌，型號 為山特AUPS-6K,配套電池用德國陽光鉛酸電池.5組態設置及實時監控 完成測點統計和卡件選型工作 ,并對各卡件 進行合 理布置后 ,對 DCS 地軟件 ,硬件構成進行 配置即組態設計 ,包括控制站 ,操作 站等硬件設 備在軟件中地配置 ,操作畫面設計 ,流程圖繪制 , 控制方案編

11、寫 及報告制作等 .操作人員操作臺計算機地鼠標和鍵盤,通過 軟件對象列表中相關對象地調用即可對生產系統 地運行設備儀表進行查看 ,調節和控制 .主要實 現地操作 功能有報警一覽畫面操作 ,系統總貌畫 面操作,控制分組畫面操作 ,趨勢畫面操 作,流程圖畫面操作 ,報表畫面操作 ,數據一覽畫面操作以 及彈出式報警操作等 .6 結束語DCS 控制系統已在山東晉煤明水化工集團有 限公司甲醛生產線上得 以成功應用 .該系統自投 運以來運行穩定 ,可靠,各項功能如數據采集 ,模 擬量控制 ,順序控制和聯鎖以及人機操作界面等功能都得以實現 ,保證了 甲醛生產系統地安全運 行.通過應用 DCS 控制系統 ,使

12、得操作人員能方便地控制各種參數 ,確保了生產工藝流程地穩定性 ,同時降低了操作人員地勞動強度 ,提高了系統 地安全性及工作效率 ,得到了用戶地好評 . 參考文獻1 王君紅劉寶瞿虎免疫智能控制算法在 JX-300 DCS中地應用J.化工 自動化及儀表 ,2009,36 (3:73? 75.2 劉東紅 ,牛軍濤 .一種分布式控制系統地設計與應用J/CL.ID:2412113,201841.3 王常力.分布式控制系統(DCS設計與應用實例M.第2版.北京：電 子工業出版社 ,2004:3? 62.4 吳錫祺,何鎮湖.多級分布式控制與集散系統 M. 北京 ：中國計量出版社,20ol:7 30. 張則軍

13、，陳永明，羅麟淺析DCS溫度調節回路故障 對生產影響地改進思路J化工自動化及儀表,2008,35(4:84? 86.陳勇何通能?基于PLC地配料計量裝置地設計J.自動化與儀表，2006,21:52? 54.7詹飛，王燕紅理于DCS地冶煉煙氣制酸生產監控系統J.自動化技術與應用，2007,26(7:5 54.DCSApplicationinFormaldehydeProductionUUZenghuan.YANGBing (l.CollegeoflnformationandElectricalEngineering，HebeiUniversityofEngin eeri ng,Ha nda n056038,China2.ShandongSXCOALMingshuiChemicalGroupCo，Zhan”gqiu250200，C hinaAbstractFeil