分布式DCS-系统方案书

1、分布式DCS系统控制技术方案书2 0 1 4 年0 7 月 刘 安 马鞍山中海聚羧酸减水剂DCS 控制系统一仪表选型确保自动化生产:生产过程中测量仪表的选型应充分考虑物料的性质和工艺要求。其中进滴加罐采用高精度的电子料罐秤，气动调节阀来控制滴加精度；气动调节阀，反应釜温度测量采用铂电阻来控制反应罐内的温度；配料罐采用高精度的电子料罐秤，进料采用气动切断阀来准确配料； 压力测量采用高精度智能压力变送器来保证安全生产。控制系统的信号传输 ：现场仪表与 DCS 系统间传输的模拟信号一般采用 MODBUS 总线信号。压力变送器采用 420mADC 信号， 二线制，由 DCS 系统提供电源。温度检测可采

2、用三线制热电阻直接输入 DCS 系统。数字量信号一般采用干接点信号。温度仪表1 温度计就地温度指示一般用双金属温度计，万向型表盘,直径100mm，外壳为铝材，精度为满刻度的确1.5%。特殊情况可用压力式温度计。2 温度检测温度检测的一次元件一般按下列原则进行选择：-20500： Pt100 热电阻 三线制测量元件的保护套管材质为1Cr18Ni9Ti，外径为F16。3 压力和变送器对聚合釜、中和釜选用智能型绝对压力变送器，带HART 协议,输出信号为420mA，4 计量计量用流量计的选择：主要原料、产品的进料计量一般用0.15 级的称重系统。5 调节阀调节阀流通能力（流量系数）按IEC 标准或制

3、造厂标准计算。泄漏等级一般选择VI级，紧密关闭要求的调节阀的泄漏等级选择VI 级。采用法兰连接，法兰规格和阀体材质按工艺管道等级的要求。阀体和阀内件材质一般为1Cr18Ni9Ti 或304SS。冷却水阀采用笼式单座阀(GLOBE)，调节阀流通能力（流量系数）大，压力损耗小，密封性好，紧密关闭要求的调节阀的泄漏等级选择VI 级。采用法兰连接，法兰规格和阀体材质按工艺管道等级的要求。阀内件材质一般1Cr18Ni9Ti 或304SS。执行机构采用薄膜式执行机构，需要时可选用活塞式执行机构。执行机构按制造厂标准计算并选择。附件阀门定位器、位置开关、电磁阀、过滤减压阀等应由阀门制造厂配套供应。阀门定位器

4、、位置开关、电磁阀在阀门出厂前由阀门制造厂装配在阀门上。有关附件的选型要求如下：阀门定位器：选用电/气阀门定位器，正作用,输入信号420mA，气源0.04-0.2MPa，带过滤减压阀。6 与控制系统的信号传输除必须的控制和联锁信号外，机组的开停等状态信号及故障报警信号必须送控制系统。7 仪表导压管仪表导压管用142 的不锈钢管，采用承插焊的连接方式，管子、阀门、管件材质均为1Cr18Ni9Ti。二分布式DCS 功能概述：新一代分布式DCS 系统中，采用了RS-485 现场总线，直接作为I/O 模块或其他智能现场设备与上位主控单元的通信网络。实现远距离数字化信息传输与辅助系统的控制功能。分布式D

5、CS 系统具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算，以及所有这些信息的组态、调试、打印、诊断等功能；同时，它支持DDE、ODBC、OPC、Ethernet 等标准，支持系统全集成，通过企业的局域网，系统还可以方便地连入ERP（企业资源计划管理系统）和MIS（企业管理信息系统）系统。这种系统结构与当前国内中所采用许多知名品牌的DCS 基本一致，所不同的只是采用的现场总线的标准，可能有所不同。它们之所以能够广泛的推广应用，主要还是在现阶段它比传统的DCS 或FCS 具有更多的优

6、点。目前，在我们国内中广泛采用了DCS 与现场总线技术相结合控制系统。这类系统与传统的DCS，或完全的现场总线控制系统FCS 相比较具有下列优点：1，由于系统的主体结构与工作机制基本与DCS 相同，因此系统中保留了DCS 的各项成熟技术，例如冗余技术，系统组态软件技术、硬件制造技术等。这些技术是经各国DCS 制造厂商不断完善，并经过多年现场运行考验的，对保证系统可靠、实用有着非常重要的作用，也已经为广大用户所接受，以致于现在人们已经敢于全部撤除常规仪表和控制设备。这是发展新型控制系统的十分宝贵的基础。2，系统采用现场总线技术以后，为进一步实现分布式DCS 的物理分散创造了条件。利用现场总线，可

7、以方便分散地在就地I/O 点附近，建立远程智能模块I/O 接线箱，目前的技术，使智能模块的应用场合具有工业现场级的条件，它能适应恶劣的工业现场环境，而目前传统的DCS 卡件还达不到这样的条件。3，分布式DCS 中应用现场总线技术后，系统的I/O 接口，既可以接常规仪表或变送器，又可以直接连接带现场总线接口的智能仪表。这种系统应该说更适合当前我国国情，因为目前在我国所有的一次元件、变送器或执行器，尚不可能完全采用价格昂贵的带现场总线接口，甚至具有控制功能的智能设备。尤其对于现有的改造，原有的现场仪表基本上都是常规的，尽量利用仍然可以使用的设备，将大大减轻用户的负担。4，系统的开放性更好。它们可以

8、与DCS 一体化，也可以采用别的硬件、软件构成的系统或PLC。当DCS 采用现场总线以后，因其本身具有开放型的特点，就可以十分方便的实现与各类现场总线仪表、PLC、RTU 及其他子系统的通信。在分布式DCS 系统中，网络结构兼顾了开放性、可靠性及先进性。在企业管理层采用标准的100Mbps 以太网（TCP/IP 协议），可以与企业原有的管理网直接相连。在系统操作层，采用冗余的100Mbps 以太网，保证系统的开放性；支持光缆和双绞线，支持交换机工作方式和普通方式。在经历了二十几年的发展，分布式DCS 系统有了很大的变化。全新灵活的体系结构：可在智能现场仪表设备、控制系统、企业资源管理系统之间的

9、无缝信息流传送，轻易实现工厂智能化、管控一体化。最新的信息及控制技术：分布式数据库,基于C/S 、 B/S 的体系结构。开放系统的典范：OPC 集成，符合工业标准、方便互联;基于Inernet 技术的远程数据访问与浏览。经济性： 现场总线的系统设计，分布式模块可分散在各现场控制信号附近，如直接放在电气柜中等，用通讯总线相连而成，大大节省了控制电缆及安装费用，有效节约整体项目投资，降低运行维护成本。易用性： 智能设备管理（故障诊断、精度校正、带电插拔），维护简单方便。延续性： 操作站采用通用系统平台，可跟随计算机水平不断提高而同步升级。与传统的PLC、DCS 相比，具有控制设备的通用性强，以后的

10、系统维护和扩展不依赖于某个厂家。因采用的是通用产品，它们的性价比更高，安全性更强，在操作站出现故障时不会影响控制，真正做到危险分散，集中控制。分布式DCS 系统因采用的市场上通用性很强的系列产品，使用户不担心交付后的备品备件供应问题，包括软件升级。分布式DCS 系统在这几年已经成功应用于化工、热电、水泥、玻璃建材、石油化工、环保等生产线的控制，正日益成为工业自动化控制的主流产品。三操作概述：聚羧酸DCS 控制系统主要由预混釜，滴加罐，缩合釜及中和釜组成，包含各原料、反应釜的重量监测，预混釜、缩合釜釜、公用工程的压力温度信号的控制。完成反应釜的滴加、釜温控制，控制滴加罐各原料的进料阀进料速度，空

11、气、水阀的调节阀、开关阀的控制过程，以及生产装置及灌区泵体的电机控制等组成。操作具体操作说明：1. 开机后通过点击桌面控制系统运行快捷键进入该控制系统。2. 进入控制系统后必须登录后才会获得对该系统的操作权限，系统分两个用户，系统管理员有最高权限，可对所有可编辑属性进行操作，操作员只能对操作工程中的部分功能进行操作。3.主画面为缩合车间反应界面，可通过最下方菜单内的不同按钮切换画面。可快速切换至反应界面，报警界面，历史数据曲线，实时曲线等画面。 主界面 按钮栏登陆按钮 画面切换按钮4. 整个系统中红关绿开（如电机状态、调节阀状态、气动球阀开关等），手动自动开关以开关旁文字提示为准。5. 手动方

12、式：a.出料：反应开始，设定好所需加料重量，加料重量=料罐内料重 重量控制值。当料重低于控制值，相应球阀自动关闭。b.进料：当罐内重量高于进料控制值时，系统关闭对应阀门及电机（注：当单条管线对应多个进料容器时，保证所有容器重量控制值处于适当值时方可进料，任一容器为自锁状态则不可进料）。6. 操作员手动点选界面内反应釜，进入自动控制界面，例：自动滴加，在温度实时曲线界面。在时间、滴加量设定行，对反应所需达到量按照不同工艺要求进行设定。点选手动自动按钮选至自动状态，则整个过程自动滴加，依据现场实际情况可点选手动状态适当调节更精确的实现现场的调节效果。（参数设定完成后，务必隐藏界面，该操作系统最多同

13、时打开20 个界面） 进料控制值出料控制值称重显示设定时间设定重量时间清零按钮运行时间显示现场数据显示7. 温度控制：操作员根据操作工艺设定好控制温度，并根据现场实际温度控制情况设定控制时间，点选开启，指示灯亮进入温控自动流程。8. 反应结束，确认阀门为手动状态，将调节阀开度置零并确认所有对应其他球阀开关状态。9. 安全系数的设定：根据工艺的要求，可手动在报警画面对相应参数进行报警设定，当报警产生，该值会闪烁，并在报警报表显示，操作员需主观判断该报警的危险性进行相应操作（一般情况低报及低低报无危险，高报需谨慎确认，高高报则是极危险情况。）10. 历史数据曲线的调用：点选历史数据曲线按钮进入历史

14、数据曲线画面，点选设置属性页按钮进入选择历史库中添加选择所需观察的曲线点选，鼠标左键点住右边颜色选择按钮选择曲线颜色以便于观察。点选设置参数按钮进入时间选择界面，选择所要观察的曲线的起止时间数值轴及游标值按下图设置，点击确认，则曲线直观的反应在历史曲线画面中，点选画面XY 轴游标能显示对应时间相应变量的相应值。隐藏及删除曲线，当画面曲线过多影响观察时，可在曲线画面下方曲线属性表内隐藏曲线选项处勾选需隐藏的曲线，点击要删除的曲线鼠标左键选中，右键删除该曲线 。11. 系统退出：系统退出前确认所有控制状态都处于手动状态并且所有阀门处于关闭状态（调节阀及气动球阀关闭，部分阀门根据需要判断是否需关闭）

15、。点选系统控制温度设定、时间设定退出按钮退出系统。12. 周期性的检查现场设备与系统显示是否正常，并对现场设备进行校准，所有数据以现场显示为准，系统数据仅作为参考。1. 控制系统基本维护方法：1 当设备出现故障，DCS 系统画面显示？则为系统与设备通讯失败。2 若整个系统通讯失败，首先确认交换机接口良好，运行指示灯正常，若有不正常运行的，将水晶头拔下重新连接，仍然连接不上考虑换水晶头。3 若为部分变量通讯失败，常发生的可能为MOXA 通讯卡通路损坏，检查控制柜内所有MOXA5232 指示灯是否正常显示，正常情况应该为电源指示灯常亮，PORT1,PORT2 按频率闪烁。若不正常闪烁，建议使用备件更换。4 若系统为个别变量通讯失败，按照电气接线图，找出所对应的接线模块。查看该模块电源指示灯和通讯指示灯是否正常指示。（模块指示灯不正常可打开模块上盖板，重新设置模块拨码位，重新安装回电路），并检测现场一次表是否有信号输入至模块，若变量仍然不能显示，建议使用备件更换。5 个别模块通讯失败常见电源端或信号端接线连接不正常