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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2009/6/4 11:28:13
引言
山东招远是中国的金都，国大黄金冶炼股份有限公司是招远的龙头企业，主要以金银冶炼，电解铜，硫酸生产为主。该硫酸生产和余热发电项目于2005年10月投入生产，其采用的是浙大中控JX-300X DCS控制系统。JX-300X DCS是浙大中控WebField集散控制系统家族的重要成员。该系统全智能化设计，真正实现了热冗余和故障自诊断功能。对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一套技术成熟、性能稳定、功能完善、经济实惠的控制系统。该系统的使用，不但大大提高了硫酸生产的效率，节省了大量劳动力，也为生产的正常进行提供了有力保障。
一、硫酸生产及余热发电工艺
图1 硫酸生产及余热发电工艺流程图
二、DCS结构及组成
1、DCS系统结构图
图2 DCS系统结构图
2、管理监控层
该DCS控制系统上层共配置了五个操作站，按工段划分，硫酸生产工段三个操作站：一个工程师站（兼操作员站），两个操作员站。其中把工程师站和一个操作员站配置在硫酸生产总控室，另外一个操作员站配置在焙烧工段控制室。余热发电工段两个操作站：一个工程师站（兼操作员站），一个操作员站，两个站都配置在发电控制室。所有操作站监控软件均采用浙大中控实时监控软件包AdvanTrol作为监控平台，且运行独立工程，其中一台退出不会影响其他计算机运行。在工程师站上还安装了AdvanTrol组态软件包，用来对系统进行组态维护。
3、现场控制站
该DCS控制系统共配置了三个控制站：硫酸生产工段两个控制站，余热发电工段一个控制站。每个控制站的主控制卡、数据转发卡、供电单元及有重要控制回路的I/O卡件都采用1：1冗余配置。
4、网络冗余
系统采用双高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络。它直接连接系统的控制站、操作站、工程师站、通讯接口单元等. JX-300X DCS系统SCnet Ⅱ网络采用双重化冗余结构。在其中任一条通讯线发生故障的情况下，通讯网络仍保持正常的数据传输。系统内部采用SBUS冗余高速数据网络，是主控制卡、数据转发卡等卡件的信息通道，主要功能是扩展I/O机笼单元和机柜。
5、I/O模块配置
按照硫酸生产的工艺要求（以设计图纸为主），我们在经过对现场各个设备测点考察后，统计出了各个工段的测点数量，按照制酸系统和余热发电系统划分，如下表所示：
系统I/O点统计(表1）
表1 制酸系统I/O点统计
按照自动化工程设计的原则，我们在设计配置中充分考虑了测点余量。
根据测点的设计配置，结合浙大中控JX-300X DCS系统I/O模块的特点，我们给出该DCS系统I/O模块的配置，如下表所示：
表2 系统I/O模块配置
控制站I/O模块配置（表2）：
三、系统控制功能
该DCS系统实现了工艺要求的各工段重要测点数据在上位机的实时采集和显示，对现场几十台调节阀和三台变频器的自动控制，和工艺要求的安全生产联锁控制，以及与其他厂家PLC和模块通讯。
1、净化工段增湿塔温度联锁控制
净化工段增湿塔T301气体出口有三个温度测点，位号分别为TE-301a,TE-301b,TE-301c，实现温度报警及三取二温度联锁控制。即当温度指示TIA-301a,TIA-301b,TIA-301c中有两个温度为≥70℃时，去开电动阀门TV-301和停SO2风机。控制原理图如图3所示：
图3 增湿塔温度联锁控制
2、余热发电系统安全保护ETS联锁控制
该联锁控制是整个DCS系统最重要，也是最复杂的联锁控制，实现该联锁的控制，余热发电系统才能安全有序地投入生产，否则后果不堪设想。首先简单介绍一下该联锁的控制原理：首先对工艺要求的条件分别联锁，即对现场仪表采集的数据按照工艺要求的参数（高低限报警）进行设置，利用逻辑关系实现条件联锁。然后利用条件联锁实现报警首出联锁，即发现最先产生报警的参数。最后实现因报警而产生的安全动作联锁。保证整个发电系统的安全。联锁图如图4所示：
图4余热发电系统安全保护ETS联锁控制
3、与其他厂家PLC和模块通讯
浙大中控JX-300X DCS系统通过在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现与PLC等数字设备的连接。在该项目DCS系统中，实现了与SO2风机房GE PLC和循环水工段泓格采集模块I7188XA和M7017的通讯。通讯方式为485总线，协议为MODBUS。
另外还配置了两台UPS电源：SANTAK 10KVA，15KVA不间断电源。DCS系统所有用电都通过UPS电源供给，在市电停电时，UPS电源仍然能够提供1小时以上的供电，保障DCS系统操作、监控的顺利进行。
四、结论
该硫酸生产和余热发电DCS自动化系统从2005年10月投入生产以来，运行情况良好，达到了预期目标，充分发挥了DCS控制系统运行可靠，检测灵活，维护方便的优点。系统操作简便、开放性强、性能价格比高。DCS系统的应用大大提高了生产效率,节省了人力,降低了硫酸制造成本,并改善硫酸的质量。实践表明DCS在工业生产中是大有作为的。
本文作者创新点：加入了一些传统的硫酸生产工艺没有的安全联锁控制是本文的创新点。实现与台湾泓格控制模块7188XA通讯是对浙大中控DCS应用的突破.对硫酸生产和余热发电项目的自动控制系统的成功应用促进了硫酸生产行业向成本科技、效益管理的转变，同时,通过本系统的应用为恶劣环境条件下生产过程自动控制提供了一个良好的实例。
参考文献：
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