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1、离子膜电解制碱自动化控制系统DCS控制系统介绍DCS系统（DIstirbuted Control System，分散控制系统）是随着现代大型工业生产 自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统， DCS是分散控 制系统(Distributed Control System)的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程 控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机计算机技术、 系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大 的通讯功能。是完成过程控制、过程管理的现代化设备。针对不同行业、不同项目，在充分调查
2、了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处 理技术的基础上，使用各种分散控制系统（DCS），高质量、高标准的完成工程设计、组态、 成套供货、现场启动调试、性能测试及考核验收，推出切实可行的技术方案。系统的主要技术概述系统主要有现场控制站（I/O站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程 师站ENS）、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层汉化的软件 平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控 制算法的支持能力；易于组态，易于使用。支持多种现场总线
3、标准以便适应未来的扩充需要。系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。系 统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。 系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在CRT上显示 和在打印机上打印，控制系统在功能和物理上真正分散。整个系统的可利用率至少为99.9；系统平均无故障时间为10万小 时，实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材诸多领域的完整 监控。“域”的概念。把大型控制系统用高速实时冗余网络分成若干相对独 立的分系统，一个分系统构成一个域，各域共享管理和操作数据，而每个 域内又是一个功能完整的DCS系统，以便更好的满足用户的使用。网络结构
4、可靠性、开放性及先进性。在系统操作层，采用冗余的 100Mbps以太网；在控制层，采用冗余的100Mbps工业以太网，保证系统 的可靠性；在现场信号处理层，12Mbps的PROFIBUS总线连接中央控制单 元和各现场信号处理模块。标准的Client/Server结构。MACS系统的操作层采用Client/Server结 构。开放并且可靠的操作系统。系统的操作层采用WINDOWS NT操作系 统；控制站采用成熟的嵌入式实时多任务操作系统QNS以确保控制系统的 实时性、安全性和可靠性。标准的控制组态软件。可以实现任何监测、控制要求。可扩展性和可裁剪性。保证经济性。DCS集散控制系统的特点DCS集散
5、控制系统能被广泛应用的原因是它具有优良的 特性。与模电动仪表比较，具有连接方便，采用软连接 的方法连接容易更改，显示灵活，显示内容多样，数据 存储量大等优点。而且，随着计算机技术的发展，网络 技术已经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且 向着集成管理的方向发展，系统的开放不仅使不同制造 厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们 可以方便地进行数据的交换，系统的开放也使第三方软 件可以方便的在现有的集散控制系统上应用。因此，集 散控制系统已经在原有的慨上有了新的含。DCS系统组件流程图 DCS数据采集系统 KH DCS是一套运行于Windows平台上，能够快 速构造和生成上位机监控系
6、统的组态软件。具有分散控制、集中管 理的特点。控制及数据采集均由KH系列各种型号仪表完成，上位机 则对整个工艺过程进行实时监 ，完成现场数据采集、实时和历史曲线记录、报警控制、打印等功 能。 一、性能特点： 1、采用分散控制，上位机故障不影响下位机，下位机各仪表之间 故障不扩散，避免了因局部故障而造成的整个监控系统的崩溃。 2、良好的开放性、兼容性和可扩充性，用户可通过OPC、DDE、 ODBC等机制，自行开发应用程序。 3、庞大的标准图形库，完整的绘画工具及丰富的多媒体支持，能 够快速生成丰富生动的工程画面。 4、上位机配置全中文Microsoft Windows 98/ME/NT/2000
7、/XP操作 系统，32M以上内存，4M以上显存15寸以上彩显，分辨率不低于 800600，彩色喷墨打印机。 自动控制、仪表 离子膜电解装置自动控制仪表特点: 离子膜电解工艺装置要求严格，为使离子 膜电解装置能安全、可靠地运行，对仪表 的测量精度、稳定性及可靠性，都有很高 的要求。同时由于有氢气和氯气产生，现 场仪表的防爆与防腐应符合相应的规范要 求。在离子膜电解装置中温度仪表一般 采用的形式:由于整个电解工艺温度最高也不超过 100，所以一般采用热电阻温度计，连 接方式有两种： 没有腐蚀的介质采用螺纹连接； 腐蚀性介质，如盐水、碱液等采用法兰连接 ，热电阻与保护连接采用螺纹连接的方式。在离子膜
8、电解装置中流量仪表一般 采用的形式:一般现场流量使用玻璃转子或金属管转子 流量计。氮气、纯水用电远传转子流量计 ，氯气、氢气、蒸汽用孔板差压变送器， 盐水、盐酸、碱液用抗干扰很强、法兰连 接的双频励磁电磁流量计。在离子膜电解装置中液位仪表一般 采用的形式:一般采用单平法兰或双平法兰液位变送器。原 理是利用压力或压差变送器测量液位，且能输 出标准电压信号或电流信号。 对于上端与大气想通的开口容器，可以在底部 接压力表，根据液柱下端压力得知液位。容器 与压力表间只需一个法兰将管路连接的叫“单法 兰液位计”。若与容器相连接的是压力变送器就 成为液位变送装置。对于上端和大气隔绝的闭 口容器，多半其上部
9、空间与大气压力不等，因 此必须用两个法兰分别将液相和气相压力导致 差压变送器，用压差来反映液位，即“双法兰液 位计”。离子膜电解装置中执行机构一般采 用的形式是:执行机构一般使用单/双作用调节阀。单作用执 行机构是指在气源或电源发生故障时，执行器 总是能够回到指定位置的执行器，一般分为故 张开和故障关。双作用执行机构是指在气源或 电源发生故障时，执行器只能停留在原有位置 的执行器。气动调节阀是以压缩空气为能源的 执行器，它结构简单，价格低廉，动作可靠， 输出推力大，性能稳定，维护方便，本质安全 防爆。在离子膜电解装置中一般都用气动调节 阀。在离子膜电解装置中分析仪一般采 用的形式是：离子膜电解
10、装置中主要有在线PH计、ORP 计、密度计。PH计主要用于测量盐水的酸 碱度，电极使用玻璃电极；ORP计主要用 于测量盐水中游离氯的含量，电极使用玻 璃电极；密度计主要用于测量盐水或碱液 的密度，通常是使用振动式密度计，也可 以使用质量流量计或激光折光密度计。在离子膜电解装置中所采用仪表的 接触介质材质：仪表的接触介质部分材质根据不同情况采 用内衬橡胶、PTFE、PFA、PVDF、U-PVC 、钛、钽、哈式C-276、镍、蒙乃尔、 SUS310S、SUS316L、SUS316等防腐材料 。对于阀门，外部表面还应涂环氧树脂， 以增加耐腐性。在离子膜电解装置中压力变送器易 出现下列问题。 故障纠正
11、措施 变送器毫安读数为零检验 信号端子是否接通电源 检查电 源线的极性是否接反 检验 端子电压 是否处于10.542.4V（直流）之间 检查 开放式二极管是否与测试 端子交叉 变送器不能用HART通讯装置通讯检验输 出是否在420mA之间或是否为饱 和电平 检验变 送器的DC电源是否清洁（峰值与峰值之间最大AC噪声为0.2V） 检查 回路电阻，最小为2500，（电源电压 一变送器电压 /回路电流） 检查单 元地址是否正确 变送器毫安读数高或低检验 所施加的压力 检查 4mA和20mA量程点 检验输 出不在报警状态 检验 是否需要420mA输出微调 变送器对所施力口的压力变化没有响应检查测试设备
12、 检查 引压管线或阀组 是否阻塞 检验 所施压力是否在4mA和20mA设置点之间 检验输 出不在报警状态 检验变 送器不在回路测试 模式 数字压力变量读数低或高检查测试设备 （检验 精度） 检查 引压管线是否阻塞或湿段较低部位被灌充阻塞 检验变 送器是否正确标定 检验测 量压力计算 数字压力变量读数不稳定检查测 量系统确定压力线路是否有故障设备 检验变 送器对设备 的开/关不能直接做出反应 检验测 量阻尼是否正确设置 毫安读数不稳定检验变 送器的电源是否有足够的电压 和电流 检查 是否有外部电气干扰 检验变 送器是否正确接地 检验 双绞线 的屏蔽是否只在一端接地与转子流量计相比电磁流量计在离
13、子膜电解装置中优点电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流 量测量的流量计。电磁流量计压损极小，可测 流量范围大，最大流量与最小流量的比值一般 为20：1以上，输出信号和被测流量呈线性，精 确度较高，可测量电导率1S/cm的流体流量 。 一般我们采用能消除流体噪声的“双频励磁法”和 为恶劣环境下使用的可选“增强型双频励磁法”。 这种流量计耐用，易于操作，而且系统稳定性 和响应的高速性相对于其他流量计有很大提高 。这种电磁流量计的特点如下。流体黏合度诊断：通过监控电极上的绝缘介质 的黏合度就可以判断仪表是否需要进行维修。 由于采用了可更换电极，即使在严重黏合时， 也可以很方便地从流量计上拆下电极
14、进行清洗 。 灵活的电气连接方向：在通用型和卫生型的使 用现场，转换器或接线盒可以任意旋转，以改 变电气连接的方向。 多功能清晰显示：指示器采用一个大的背光全 点阵液晶显示屏，它可以用来进行各种显示。 指示器可以显示一到三行。发生警报时，指示 器上会显示出具体的应急对策。在离子膜电解装置中安装在防爆区 域仪表的防爆要求:安装在防爆区域的仪表一般采用隔爆型仪 表，也可根据需要采用本安型仪表。离子膜电解装置界区仪表防护的要 求:离子膜电解装置工艺中有很多设备安装在 室外，现场仪表会受到天气和环境的影响 ，为了使仪表能够安全、稳定地运行，一 般要在外壳、罩盖上采取措施以达到电气 设备安全防护的作用。
15、离子膜电解装置界区联锁系统的必 要性与重要性:离子膜法电解工艺过程十分复杂，对控制 方面的要求也比较高。如果实际生产过程 中某些工艺参数出现异常，而不能及时得 到控制，往往对整个生产过程产生破坏性 的影响。为了确保工艺过程安全，就必须 设置联锁系统。针对工艺对整个生产过程的控制要 求，简单地叙述重要的联锁要求:对于单台电解槽。电解槽正常运行时，如果进槽盐水流量或者进电 解槽碱液流量过低，那么相对应的整流器将会停止运行。同样如果 对应的稀盐水阀门意外打开，那么相随应的整流器也会停止运行。 电解槽的零点电位差应控制在1V范围之内。当零点电位差达到 0.5V时，报警系统需要报警。当电解槽零点电位差超
16、过1V时， 进行联锁。生产中可根据现场的实际情况来调整报警值及联锁值。 对于整个电解系统。当淡盐水循环槽液位HH、碱液循环槽液位HH 、氯气压力HH、氢气压力HH、氯气与氢气压差HH或LL、仪表电源 故障、仪表气源故障或者按下紧急停整流器的按钮。那么所有的整 流器将停止运行。关于整流器停止的设计将由电气专业来完成。 当整流器停止后，对应每台电解槽的供给盐水阀关闭，稀盐水阀打 开，加酸阀门关闭，同时调节进槽盐水流量的调节阀设定值改为电 解槽正常生产时的流量。整流器停止以后，淡盐水供给阀、盐酸主 管道阀、纯水供给阀也要求关闭，并要打开氮气阀门向碱液高位槽 开始充氮。随着生产能力的扩大，电解槽台数 也在不断增加，普通的人工测量单 元槽电压的方式已经不能满足生产 及控制的需要，解决方案有哪些 由于需测量的单元很多，如果采用人工测量既浪费人力又浪费时间 ，可以考虑通过其他的方法来解决，一般有两种解决方案。 转换器的方式从电解槽上引出电压通过转换把电压信号转变城标准 的电流信号送到控制室。
