霍尼韋爾PKS系統(tǒng)在聚酯裝置的成功應(yīng)用
1、引言
江西龍鵬特種纖維股份有限公司聚酯(PET)裝置由中國紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì),采用國內(nèi)開發(fā)的以醋酸銻為催化劑、二氧化鈦為消光劑、精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料的直接酯化、連續(xù)縮聚的五釜流程工藝路線,生產(chǎn)纖維級(jí)半消光聚酯切片。主控制系統(tǒng)為集散控制系統(tǒng)(DCS),采用的是霍尼韋爾(Honeywell)的PKS系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹PKS系統(tǒng)在裝置中的應(yīng)用情況。
2、系統(tǒng)介紹
2.1系統(tǒng)構(gòu)成
PKS(ProcessKnowledgeSystem)是過程知識(shí)系統(tǒng)的簡稱。PKS控制系統(tǒng)是Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系統(tǒng)。它集合了Plantscape系統(tǒng)組態(tài)方便的特點(diǎn),又集合了TPS控制系統(tǒng)硬件上的優(yōu)點(diǎn)而推出的一款全新的DCS控制系統(tǒng)。我公司聚酯裝置的PKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):
1)以太網(wǎng)(TCP/IP)
傳輸速率為:100M/10M波特率;
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):server,station,priter(switch,hub)等;
傳輸介質(zhì):雙絞線:接頭(為RF45,網(wǎng)卡),距離為100m以內(nèi);
2)SCN(SupervisoryControlnet)監(jiān)控層
傳輸速度:5M波特率;
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):CPM,及其他通訊摸件(如PCIC);
傳輸介質(zhì):同軸電纜;網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻;
傳輸協(xié)議:IEEE8023,令牌方式;
3)I/OControlnet
傳輸速度:5M波特率;
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):PMIO(輸入輸出卡件)、SIM等;
傳輸介質(zhì):同軸電纜;網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻;
傳輸協(xié)議:IEEE8023,令牌方式;
系統(tǒng)特點(diǎn):
(1)冗余配置
[1>服務(wù)器冗余:PKS過程系統(tǒng)的服務(wù)器可以冗余配置,以提供更高等級(jí)的可靠性。采用一對(duì)配置相同的服務(wù)器,以主/從結(jié)構(gòu)方式相互支持。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),從服務(wù)器采集數(shù)據(jù),并為操作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主服務(wù)器通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)處理信息到從服務(wù)器,使得主從服務(wù)器之間同步。
[2>現(xiàn)場(chǎng)處理器(CPM)冗余配置:通過光纖連接冗余模塊RM(redundantmodule)來實(shí)現(xiàn)冗余通訊??稍?00ms內(nèi)自動(dòng)切換。
[3>網(wǎng)絡(luò)通訊冗余配置:以太網(wǎng)可冗余配置,即,LINKA、LINKB;SCN、I/OControlnet可以冗余配置。
[4>對(duì)于PKS系統(tǒng),IOP可以冗余(即輸入輸出卡件可以冗余)
(2)混合控制器:CPM
如圖2所示,混合控制器有機(jī)架、電源、控制處理模件(CPM)、controlnet接口、冗余模件和輸入輸出模件組成。還可以包括一個(gè)可選的電池?cái)U(kuò)充模件。機(jī)架由5種規(guī)格-4槽,7槽,10槽,13槽,17槽等。所有的模件都可以帶電插拔??刂铺幚砥髂<请p寬度的,占用兩個(gè)機(jī)架槽位。處理器是100MHZ的PowerPC603E,帶有8M字節(jié)的EDAC內(nèi)存。CPM支持非冗余或冗余配置兩種方式。4M字節(jié)帶奇偶校練的內(nèi)存。
圖2脂化液位與漿料泵轉(zhuǎn)速串級(jí)控制回路圖
(3)開放性
[1>集成Honeywell的先前產(chǎn)品:TDC2000,TDC3000,Plantscape,S9000,Logix60
[2>與PLC通訊(如:SIMENSE,AB,ABB)
[3>與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的集成(Profibus-DP,Fieldbus,Modebus,HART等)
[4>標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)訪問程序
[5>AEC:高性能服務(wù)器,直接與OPC服務(wù)器或客戶機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2.2硬件說明
1)服務(wù)器、操作站、打印機(jī)等;
服務(wù)器通過PCIC卡與下層(SCN)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換通訊;TC-PCIC01Typical系統(tǒng)適用于1個(gè)server(可冗余)和10-12個(gè)station;processor主頻1GHZ;RAM384MB以上;
NETWORK10Mbps;
顯卡1014×76865K
硬盤18.2G
一般選Dellpower
2)SCN監(jiān)控層;
A、PS(powersupply):提供120/240AC給機(jī)架,背板,卡件供電。MC-PSRX04提供卡籠箱的DC電源。TC-FPDXX2
B、CNI(CONTROLNETINTERFACEMODULE);與其它網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行通訊的通訊接口。TC-CCR013
C、PM過程處理器:占兩個(gè)槽,是控制系統(tǒng)的核心設(shè)備,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、控制等。TC-PPRS021
D、RM冗余模件;TC-PRR021
E、IOLIM(I/OLINKINTERFACEMODULE):負(fù)責(zé)與CPM與PMIOP的通訊;可帶電插拔。TC-IOII01
3)RomalI/O
A、卡籠箱:file裝PMIO的卡籠箱,一般有7,15槽。
B、PMIO(輸入輸出卡件)
控制站使用的I/O卡件的種類有:HLAI高電平模擬量輸入卡(16點(diǎn))、AO模擬量輸出卡(16點(diǎn))、DI開關(guān)量輸入卡(32點(diǎn))、DO開關(guān)量輸出卡(32點(diǎn))、LLMUX多路低電平模擬量輸入卡(32點(diǎn))。除控制站本身采用冗余外,控制回路的I/O卡件也采用冗余,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
C、FTA(現(xiàn)場(chǎng)接線端子)
MC-TAIH12、MC-TAOY22、MC-TAIH02、MC-TLPA02、MC-TAMR03、MC-TDOY22、MC-TDIY22
2.3軟件說明
(1)controlBuilder——ControlBuilder是一種圖形化的、面向?qū)ο蟮?、基于窗口的工程工具,用于過程系統(tǒng)控制處理器的控制執(zhí)行環(huán)境和應(yīng)用控制環(huán)境的控制策略的設(shè)計(jì)、組態(tài)、和實(shí)施。用于組態(tài)硬件,如網(wǎng)絡(luò)、I/O模件、控制器、和現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備,以及組態(tài)控制點(diǎn),如調(diào)節(jié)控制、設(shè)備(馬達(dá))控制、邏輯控制、順序控制和特殊的用戶定義的功能等。
(2)QUICKBUilder——QUICKBuilder使得用戶可以組態(tài)第三方的控制器/RTU,以及它們的點(diǎn)、組態(tài)操作站和打印機(jī)。QuickBuilder使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎,提供篩選數(shù)據(jù)庫的用戶顯示、多點(diǎn)編輯工具、和直觀的窗口風(fēng)格的用戶界面,極大地提高了組態(tài)效率。關(guān)系數(shù)據(jù)庫還捉供用戶自定義的域,可以用來設(shè)置終止調(diào)度,記錄接線編號(hào)等,同時(shí)還提供標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表。ExperiOnPKS過程系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的添加和修改均可以在線進(jìn)行。
(3)DisplayBuilder——DisplayBuilder是面向?qū)ο蟮模苫挠脩舢嬅娼M態(tài)工具,用于生成用戶專用的顯示圖形畫面。動(dòng)態(tài)顯示可以簡單地通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊迅速生成。系統(tǒng)還提供一個(gè)圖形庫含有如容器、管道、閥門、罐、馬達(dá)等通用的工廠設(shè)備,幫助用戶進(jìn)一步加快圖形設(shè)計(jì)的速度。此外,對(duì)于一些多處用到的相似的畫面,可以用模板畫面的功能減少組態(tài)時(shí)間。提供的過程對(duì)象和調(diào)色板功能可以幫助用戶快速簡便地創(chuàng)建用戶對(duì)象,并可以帶有三維效果。通過使用腳本程序(VBScript和Jscript)組件,可以顯著地增強(qiáng)圖形畫面功能,如高速動(dòng)畫、工具提示、操作站程序執(zhí)行的控制作用等都可以通過腳本程序完成。許多ActiveX的組件類型,如播放聲音和視頻圖像等都可以插入在畫面中被調(diào)用。
(4)KnowledgeBuilder——KnowledgeBuilder,在線的電子資料,采用HTML結(jié)構(gòu)的瀏覽器閱;在線幫助,(F1功能鍵調(diào)用,許多應(yīng)用予以支持)。
3、系統(tǒng)應(yīng)用
3.117反應(yīng)釜液位控制
17反應(yīng)釜是聚酯裝置的終縮聚釜,液位的穩(wěn)定關(guān)系到熔體粘度的穩(wěn)定即產(chǎn)品的最終質(zhì)量,所以本裝置采用了兩套放射性液位計(jì),一臺(tái)靠近入口端LIC17017,另一臺(tái)靠近出口端LIC17023,17反應(yīng)釜的液位取三七開,即通過AUX輔助計(jì)算塊完成0.3*LIC17017.DACA.PV+0.7*LIC17023.DACA.PV的計(jì)算作為PID控制塊的測(cè)量值。通過PID控制塊的運(yùn)算OP輸出至SIC16009作為設(shè)定值,控制16熔體泵的泵速以調(diào)節(jié)17反應(yīng)釜的進(jìn)料達(dá)到液位穩(wěn)定的目的。
3.2酯化攪拌器聯(lián)鎖控制
在裝置中電機(jī)12A01帶動(dòng)一酯化攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)12A01P帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)來給12A01潤滑和冷卻。一酯化攪拌器的啟動(dòng)條件是反應(yīng)釜的液位LIC12019、LIC12009未低低報(bào)、油泵12A011已經(jīng)運(yùn)行、油壓正常(PAL12036未低報(bào)),所以兩個(gè)電機(jī)的啟停順序應(yīng)該是先開油泵12A01P,再開攪拌器12A01,停止時(shí)先停12A01再停12A01P;另外,為保護(hù)攪拌器12A01,在一酯化液位計(jì)LC12019、12009液位低低報(bào)時(shí)、在12A01P故障停止時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖停止12A01。系統(tǒng)使用了一個(gè)DEVICE塊簡單、方便地實(shí)現(xiàn)了以上功能,示意圖如圖3所示。
圖312-A01控制圖
DEVICE塊是一種多輸入多輸出點(diǎn),它提供對(duì)馬達(dá)、泵、開關(guān)閥等離散型設(shè)備的操作控制面板。所用兩個(gè)DC點(diǎn)的狀態(tài),S0是停止?fàn)顟B(tài)、S1是運(yùn)行狀態(tài),連接著2個(gè)輸出和2個(gè)輸入。12A01的輸出啟動(dòng)信號(hào)(S1)是DO點(diǎn)12A01T,輸出停止信號(hào)(S0)是DO點(diǎn)12A01P;反饋輸入信號(hào)DI點(diǎn)是12A01I、12A01F,均為1時(shí)表示12A01已運(yùn)轉(zhuǎn),12A01I為0、12A01P為1時(shí)表示其已停止。
12A01啟動(dòng)的允許條件是PI(1)為1,即液位計(jì)未低報(bào)、油壓未低報(bào)及油泵已經(jīng)啟動(dòng)三個(gè)條件均滿足。在液位低報(bào)時(shí),12A01?-ANDA.OUT為1,使12A01P動(dòng)作停12A01。
4、結(jié)束語
PKS控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能模塊和其優(yōu)越性能保證了裝置按照設(shè)計(jì)方案在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利開車。該P(yáng)KS系統(tǒng)自2004年12月投用以來,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,沒有因DCS系統(tǒng)本身的問題對(duì)生產(chǎn)造成過影響,而且由于該系統(tǒng)的開放性、靈活性、易操作性等優(yōu)越性能,能夠根據(jù)生產(chǎn)需要自主的進(jìn)行一些過程點(diǎn)的組態(tài)操作,如一些控制方案的增改、聯(lián)鎖關(guān)系的變動(dòng),都能夠在不影響正常生產(chǎn)的前提下在線修改。
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