FF現(xiàn)場總線在粗苯和精苯控制系統(tǒng)中應(yīng)用

　　唐鋼煤氣焦化廠化產(chǎn)車間儀表系統(tǒng)參數(shù)檢測和控制采用的全部是模擬儀表，有些甚至為老式的II性儀表，存在著精度低、干擾影響大的缺點，整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)非常差。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原系統(tǒng)已不能更好地滿足生產(chǎn)需要，廠方越來越迫切地需要對控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機控制，對整個生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行一個統(tǒng)一的科學(xué)管理。

　　沈陽中科博微自動化技術(shù)有限公司承擔(dān)唐鋼煤氣焦化廠控制系統(tǒng)的改造工程，采用目前世界自控領(lǐng)域先進(jìn)的基金會現(xiàn)場總線技術(shù)，在不影響原系統(tǒng)各種性能的前提下對老系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高企業(yè)的控制和管理水平，促進(jìn)現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的發(fā)展。

　　一、系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖：

圖一：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

　　二、改造方案

　　根據(jù)現(xiàn)場工藝和原有系統(tǒng)的狀況，我們提出以下改造方案：

圖二：FF現(xiàn)場總線配置圖

　　改造工作如下：粗苯工段和精苯工段控制室各上一套微機及控制柜完成監(jiān)控功能；精苯工段通過FF現(xiàn)場總線的HSE網(wǎng)段采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)；粗苯工段通過FF現(xiàn)場總線的H1網(wǎng)段采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控計算機通訊；粗苯工段和精苯工段監(jiān)控微機通過以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并留有與廠內(nèi)局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)接口；各工段I/O點數(shù)為精苯工段AI 42點、粗苯工段AI 36點AO 6點。

　　AI輸入進(jìn)行如下改造：信號變送器將原系統(tǒng)4～20mA輸入信號分為兩路，一路用于原數(shù)顯儀表顯示，一路進(jìn)遠(yuǎn)程I/O的AI輸入端子。

圖三：AI輸入改造

　　AO輸出改造如下圖所示：遠(yuǎn)程I/O的AO輸出4～20mA信號與原系統(tǒng)控制輸出經(jīng)過一轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，相當(dāng)于兩系統(tǒng)并行運行，任一系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，可以切換到另一系統(tǒng)。

圖四：AO輸出改造

　　三、控制功能

　　系統(tǒng)控制框圖如下：

圖五：系統(tǒng)控制框圖

　　管式爐溫度是個非常重要的工藝參數(shù)，將溫度控制好，一方面可以延長爐子壽命，防止?fàn)t管燒壞，另一方面可以保證后面脫苯的質(zhì)量。由于它本身熱滯后時間很長，時間常數(shù)約15min，反應(yīng)緩慢，而煤氣壓力經(jīng)常波動，造成流量波動很大，因此簡單的用PID控制達(dá)不到工藝精度。

　　串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)以煤氣流量作為副環(huán)，富油溫度作為主環(huán)，克服了煤氣流量波動造成的干擾，副環(huán)調(diào)整要具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點，主環(huán)要具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點，主副環(huán)相互配合、相互補充，共同完成控制功能，提高控制質(zhì)量。

　　四、微機監(jiān)控系統(tǒng)功能

　　操作員站是系統(tǒng)操作監(jiān)控的主要渠道，通過操作員站所顯示的各種人機界面，可是實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，以自動和手動兩種方式確保生產(chǎn)過程的安全、經(jīng)濟、高效。并對各種信息形成各種運行參數(shù)報表、運行趨勢曲線、操作記錄及指導(dǎo)、歷史數(shù)據(jù)信息、報警保護管理、人機操作等畫面，供運行人員監(jiān)視。本套系統(tǒng)采用中國科學(xué)院沈陽自動化研究所所開發(fā)的國家九五攻關(guān)科研成果“SIAVIEW工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)”實現(xiàn)操作站的監(jiān)控軟件系統(tǒng)功能。

　　操作員站的基本功能如下：監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)，顯示系統(tǒng)工藝流程畫面、提供控制操作的界面和調(diào)整方式、顯示并確認(rèn)報警；運行（手動/自動）方式的切換，建立并顯示趨勢曲線、調(diào)整過程設(shè)定值及相應(yīng)的參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)查詢功能；報表顯示/打印。

　　系統(tǒng)中每臺操作站的顯示器都能綜合顯示字符和圖像信息，生產(chǎn)運行人員通過操作站的顯示器完成整個粗苯工段和精苯工段的操作和監(jiān)視。每幅畫面能顯示過程變量的實時數(shù)據(jù)和設(shè)備運行的狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)和狀態(tài)至少每秒鐘更新一次。所顯示的顏色和圖形將隨過程狀態(tài)的變化而變化。系統(tǒng)對顯示的每一個過程點，均顯示其標(biāo)志號、說明、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位、高低限值等等。

　　系統(tǒng)提供棒狀圖顯示功能，運行人員可以調(diào)閱動態(tài)棒狀圖顯示畫面，通過動態(tài)棒狀圖的變化反應(yīng)各種過程變量的變化。棒狀圖的顯示比例可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。并對超過報警值的部分用紅色顯示。

　　系統(tǒng)提供的趨勢圖，包括實時趨勢和歷史趨勢兩部分。所有的模擬量信號或計算值都可以在趨勢圖上進(jìn)行顯示。趨勢圖可以實現(xiàn)無級放大/縮小，能夠查詢趨勢圖上任意一點在任意時刻的實際值。趨勢圖也支持打印輸出的功能。

　　系統(tǒng)所提供的報警功能能夠?qū)︻A(yù)先設(shè)定任何一個模擬量報警點實施實時監(jiān)控，當(dāng)某一點超過報警限時將在屏幕上有高亮度的報警顯示，提示操作人員進(jìn)行相應(yīng)的緊急操作，同時，對報警信息記錄到歷史數(shù)據(jù)庫中，操作人員可以查詢以往的報警信息，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行分析。