DCS控制系统在化工生产的应用

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1、DCS 系统在有机化工生产工艺的应用摘要：阐述天津亿泰弘丰酒精有限公司新建乙酸乙酯项目DCS系统，采用杭州和 利时自动化工程有限公司开发的MacsV分布式控制系统，叙述了 DCS控制系统的 总体设计方案。关键词：DCS；有机化工；现场总线；自动控制系统1、引言随着时代的进步，工业自动化控制也随着计算机技术及管理信息技术的发 展而不断进步，分布式控制系统DCS （Distributed Control System）已经趋于 成熟、稳定，是以微型计算机为核心，采用单元组合方式，根据不同需要通过通 道、模拟仪表灵活组合的一个完整系统，集中管理、分散控制成为其主要特征， 其现场总线主要解决了现场的智

2、能化仪表、控制器、执行机构等现场设备的数字 通信，以及现场设备与高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传 递问题，是一种开放的、数字化的、多点通信的底层网络。在有机化工领域，控制系统如果沿用以前的仪表盘PID调节器控制和西门 子PLC S7-300系列的数据采集系统，大量单回路的调节和控制系统与数据采集 系统的脱节，造成的是生产工艺调节的滞后反应和数据采集精度的低下，给生产 工艺带来极大的不稳定和隐患，同时仪表和车间工艺的维修维护量大大增加，加 大了车间和部门的人力资源投入。2、系统概述及结构天津亿泰弘丰酒精有限公司新建6万吨/年乙酸乙酯项目采用杭州和利时自 动化工程有限公司开发的M

3、acsV分布式控制系统（简称DCS）。系统由硬件、软 件和通讯网络三部分组成。其硬件包括A、B二台服务器（A服务器兼做工程师 站，B服务器兼做操作员站）和一套现场控制站；网络包括四台16 口交换机、 网卡、五类双绞线；软件为MacsV 5.2.4，运行在Windows XP环境下，整套系 统完成乙酸乙酯生产工艺的数据采集、工艺流程显示、工艺参数显示、重要参数 的自动控制调节、历史趋势和操作日志管理等功能。DCS系统需要不间断稳压电 源提供不低于0.5小时的断电保护。现场仪表信号与DCS系统输入输出时经过本 质安全栅。基本网络框图1如下:5051ZFFUHEFC T3、工艺流程天津亿泰弘丰酒精有

4、限公司6万吨/年乙酸乙酯项目属于有机化工项目，乙 酸乙酯按国家标准被列为B类化学危险品，该装置分为2个工段:酯化和精馏。 防爆等级不低于IICT4, DCS系统置于配有空调的操作室和机柜室（非防爆区） 内，其运行环境条件温度为夏天25-36C，冬天0-20C，湿度为50-80%。3.1酯化阶段乙酸乙酯生产工艺的原料为酒精和醋酸，由原料输送泵通过物料管道输送到 生产装置区，再经过调节阀和流量计的自动调节进入预热器预热，再进入酯化塔 再沸器加热，然后进入酯化釜酯化，再进入酯化塔汽化，酯化后的粗品经过循环水系统冷凝后进彳丁分离。如图2、图3所示:Tt.ilSATJ,I銅問E1_LUI 翼 iiiiz

5、LJ1-! R- J . X|11, J H :|FTlOniLJ hiHndsuij iE=B 呼比 R J r - i * iITlDlUJ Le.mi iiC3V* U A J *” T| 31 J e ,1二prmxLur3.2脱水精制阶段酯化分离后的粗品脱水塔送料泵输送至脱水塔进行加热脱水，回流的物料经过回流泵输 送至脱水塔顶部，经过塔盘与汽化的物料充分接触，塔顶的气体再经冷凝、分离、分相进入 废水罐，塔底的物料经精制塔送料泵进入精制塔精馏，成品进入成品罐。如图4所示：图43.3回收阶段脱水塔顶蒸出的气体进入废水罐后，经过回收塔进料泵进入回收塔精馏、冷凝、分离,然后将提取出的物料再次

6、进入精制塔精馏，最后进入成品罐。如图5所示:4控制方案4.1液位、压力、流量、温度等参数的自动调节生产工艺中的一些重要参数，如液位、压力、流量、温度等需要自动调节，MacsV系 统给出了控制器算法组态，如图6所示，若自动调节系统不够稳定，可以修改整定参数P 值、I值和D值。图64.2流量累计积算MacsV系统控制器算法组态中能将输入的流量瞬时值累计积算成累计值，代替了仪表盘流量积算仪的功能，其功能代码如图7所示：FF1101.33FW1101FF1-Q1OR5 系统特点采用杭州和利时自动化工程有限公司开发的MacsV分布式控制系统，具有以下突出的 特点：5.1 丰富的全汉字图形组态，可以实现复

7、杂漂亮的图形界面，并支持动画技术、图形缩放技 术、多级窗口技术、各种数据、曲线、棒图、各种仪表盘等的实时显示；5.2功能强大的控制组态可实现各种批处理流程、PID回流、复杂回路、逻辑回路、混合回 路以及先进的控制器算法和特殊的配方控制等；5.3报表组态与Excel相互转换，可以支持各种报表和图形打印功能；5.4 丰富的历史记录分析和处理、日志记录处理、报警记录的统计报告、事故追忆的统计分析报告等；强大的系统逐级自诊断功能与故障报警功能；5.5支持SQL Anywhere、Oracle数据库、ODBC功能等。控制器算法组态支持SFC （顺序 流程图）、LD （梯形图）、ST （结构化文本语言）、

8、FBD （功能块图）等4种组态语言，另外， 还支持FM （计算公式）组态语言。因此，组态方便且容易掌握，支持在线修改和在线下装； 5.6硬件集成度高，导轨安装的形式，所有I/O模块均能带电插拔；5.7 系统模块的种类少，降低维护费用，节省系统的投资费用。6 结束语我们在2013年7月至10月间新建6万吨/年乙酸乙酯项目并完成了 DCS系统的调试， 系统已正常稳定运行两年时间。实践证明：采用DCS控制系统，可以解决常规控制中不能 解决的各种难题，能满足生产过程安全、高效、优质、低耗的要求，并实现常规仪表无法控 制的功能，大大降低了工人的劳动强度，提高了自动化的生产水平，使生产更稳定，更节能， 大大提升了企业的竞争力。