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DCS在化工生产控制中的应用 摘要：通过分布式控制系统(DCS)在化工生产控制中的应用，简单介绍了DCS控制系统特性。针对工艺特点和控制要求，具体介绍了几个DCS控制方案的实施过程。运行结果表明，该系统具有良好的稳定性、实时性。 关键词：DCS；硬件；软件；温度；程控； 串级；报警；联锁 中图分类号：TQ063 文献标识码：A 文章编号：1672—2191(2009)04—0061—03 随着科学技术和化工工业的迅猛发展，生产装置规模越来越大， 自动化程度不断提高，生产控制逐渐由手动、简单控制发展为自动、复杂控制。分布式控制系统(DCS)是集计算机技术、控制技术、通信技术和CRT显示技术为一体的高新技术产品，其主要特点是：控制功能强，系统可靠性高；采用CRT操作站有良好的人机界面；软硬件采用模块化木式结构，系统容易开发；采用组态软件，编程简单，操作方便；有良好的性价比。DCS控制系统在化工、电力、冶金等自动化领域的应用已经十分普遍，某化工厂聚合物多元醇生产项目早期自动化控制采用气动仪表、测量精度低、自动控制滞后，后经过技术改造，仪表选用测量精度 较高的数显控制器，在很大程度上提高了测量精度。但随着过程控制自动化程度的不断提高，为了更大地提高生产效率、节能降耗，进一步提高产品的质量，通过对国内、国外DCS生产厂商的调研，在综合计算机控制系统性价比的基础上，采用SmartPro DCS控制系统对该项目进行升级改造。 1 DCS控制系统简介 SmartPro是一个完善、经济、可靠的DCS控制系统【l】，该系统采用目前世界上先进的ProfiBus—DP现场总线技术，由上下2个网络层次组成：监控网络(SNET)和控制网络(CNET)。上层监控网络主要用于T程师站、操作员站和现场控制站的通讯连接；下层控制网络存在于各个现场控制站内部，主要用于主控单元和智能单元的通讯连接。图1是该项目DCS控制系统结构图，该系统有现场控制站1个，：l：程师站(OP50)1个，操作站(OP51，OP52，OP53)3个。控制站采用FM30l型机笼单元，实现 主控单元、电源模块的冗余配置和电源模块间的均流。实现对控制站下I／O模块数据的采集及运算和接受服务器的组态命令及数据交换。 OP50 OP51 0P52 OP53 图1 SmartPro DCS控制系统结构图 Fig．1 Structure diagram of SmartPro DCS control system 2 DCS控制系统的主要功能 2．1 实时性 通过控制站，创建系统的O／I服务，完成对现 场控制点的数据采集，对生产系统的整体运行状况 在操作员站上通过流程画面(5幅)、单回路控制画 面(62幅)、数据、声音的变化体现出来。 2．2 参数调整 在操作员站上，操作员根据生产需要对运行参 数做出及时、准确的调整，如压力、温度、流 量、液位参数的调整。 2．3 报警功能 通过创建报警服务，对模拟量、开关量、硬 件设备和系统运行状态进行报警监视，提供报警发 生时问、报警点、报警说明等报警信息的列表显 示。如当空压机、搅拌电动机出现故障时，屏幕 画面会由绿色变成红色，并伴随灯光闪烁、声音提 示的方式进行报警，从而提醒操作员及时处理，保 证设备运行安全。 2．4 监督功能、 通过对历史参数的浏览、查阅操作记录及报警 信息的处理和分析，监督操作人员是否按时完成职 责操作及有无误操作。当发生故障时，可利用实时 和历史的数据，对故障进行及时分析，明确故障发 生的原因，以避免故障再次发生，减少损失。 3 DCS在化工生产中的应用 3．1 反应器反应温度的控制(图2) 图2 反应器控制系统 Fig．2 Reactor control system 反应器控制是工艺的关键过程，其生产控制水 平对产品质量和生产安全有至关重要的影响。产品 的质量在很大程度上取决于工艺参数温度、压力的 控制[3“】。长期生产实践证明，控制反应温度平稳 是过程控制的一个重点。假如在运行过程中不及时 有效地移去反应热，则由于反应器内部的正反馈， 将使反应温度不断上升，以致达到无法控制的地 步。图2中反应器进料系统物料A、B、C流量控 制的平稳与否对反应温度控制有着直接影响。因此 配套使用质量流量计、椭圆齿轮流量计、流量定值 控制仪， 自动控制3种反应物料进入反应器的流 量，使其投料误差1％。通过保证稳定的物料配 比，从而保证反应温度的相对稳定。 针对工艺特点，该反应过程从控制角度分为升 温升压阶段、过渡阶段、恒温恒压阶段【5l，其中， 恒温恒压阶段对控制精度要求较高，因此这一阶段 是整个反应过程控制的重点。为了减少由于温场不 同引起的测量误差，测温单元采用精度等级为A级 的WZPK铠装双芯铂电阻，其具有精确、灵敏、 热响应时间快、质