DCS在橡胶凝聚装置系统应用

一 引言

　　燕山石化公司合成橡胶凝聚装置的仪表控制系统原由常规仪表构成，且全是其他装置更换下来的旧表，故障率较高。为了提高自动化水平，增强仪表控制系统的可靠性，我们对其进行了改造，淘汰了控制室内的所有常规仪表，改用DCS。

　　浙大中控公司的SUPCON JX-300X DCS充分利用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠成熟的先进控制算法，使其兼具了高速可靠的数据输入输出运算、过程控制和PLC联锁逻辑控制功能，获得了广泛的应用，特别是其性能价格比优于同等规模的常规仪表系统，成了我们仪表改造首选的产品。

　　二 工艺流程简介

　　凝聚装置采用水蒸气蒸馏、湿法脱气的原理，脱去胶液中的溶剂油。现有两条生产线，每条线包括胶罐系统、凝聚釜系统、尾气回收系统。每条生产线有4个胶罐，根据胶液熔融指数的不同，不同胶罐中的胶液按相应的比例混配，保证胶液熔融指数合格。合格的胶液送至凝聚釜，根据水蒸气蒸馏、湿法脱气的原理，采用等压不等温的双釜水析凝聚技术，把溶剂油和胶分离。凝聚釜分离出来的溶剂油尾气由尾气回收系统回收再利用。

　　三 DCS配置

　　JX-300X DCS由一个多功能站、一个操作站、一个控制站和过程控制网络组成，系统结构如图1。

　　多功能站既可作操作站使用也可作工程师站使用。工程师站内装有相应的组态平台和系统维护工具。操作站是操作人员完成生产过程监控管理任务的平台。

　　多功能站和操作站的硬件组成是完全一样的，包括工控PC机、CRT、鼠标、键盘、网卡、专用操作员键盘、操作台等。控制站完成整个工业过程的实时监控功能，由主控制卡、数据转发卡、I/O卡件、供电单元等组成。控制站的各种卡件均可冗余配置，为了增加系统的可靠性，我们对控制站的主控制卡、数据转发卡进行了冗余配置，控制回路的I/O卡件也采用冗余配置。表1列出了控制站的硬件，表2为系统的I/O信号及卡件配备表。

　　四 特殊功能的实现

　　1. 胶液流量的控制

　　胶液自胶罐经胶液泵输送到1号凝聚釜，其带控制点流程如图2。

　　根据工艺情况和生产量的大小，有时运行一台胶液泵(A泵或B泵);有时运行两台泵(A泵和B泵);有时两台泵都不运行，而使用另一条生产线的胶液泵。

　　这种控制方案用DCS提供的常规控制方案无法实现，为此，使用图3所示的自定义控制方案。

　　图3中，AI为DCS的模拟输入点，AO1、AO2为DCS的模拟输出点，FIC为自定义回路，其算法由SCX编程语言提供的PID算法函数实现，SELA、SELB为两个一字节自定义变量，当SELA、SELB的值为ON时，相对应的AO1、AO2和FIC接通，相对应的变频调速泵就受流量控制。当SELA、SELB的值均为OFF时，默认A泵受控制，这是因为如果AO1和AO2都不和FIC接通，FIC就不会从AI中读取数据，在这种情况下，当使用另一条生产线的胶液泵时，胶液流量就不随实际流量变化。

　　要实现这个控制方案，首先要定义两个一字节自定义变量，输入SCX语言程序并编译，然后在自定义回路中用程序中所用的回路号登录并设置相应参数。为了方便操作，在流程图上建两个按钮，分别和自定义变量SELA、SELB联系，运行时，在流程图上点击相应按钮，就可对SELA或SELB置值，从而选择哪个泵用来调节流量。

　　2. 胶罐容积的显示

　　在工艺操作中，为了便于生产调度，操作人员记录的是胶罐容积而不是液位百分数。原来操作人员都是根据仪表的百分读数查对照表来换算胶罐容积，DCS提供的折线函数十分容易地解决了这个问题。JX-300X DCS有两种折线运算方法。一种是首先在自定义折线函数中定义自定义折线函数，然后在模拟输入点设置组态时选中所需的自定义函数即可;另一种方法是利用SCX编程语言提供的折线运算功能实现。前一种方法只能提供折线运算后的数据，而不能提供原始数据(液位百分数)，不利于和现场变送器对照，因此采用SCX编程语言实现胶罐容积的显示。为此，要建一个自定义两字节变量显示胶罐容积，用模拟输入点显示液位百分数，两者用SCX编程语言的折线运算功能进行转换。

　　需要指出的是，JX-300X DCS的各种运算都是对量程的百分数进行计算的。如液位80%，算法为0.8而不是80，工业量程的转换由点本身来实现。

　3. 运行维护

　　4路电流输入卡SP313的每一路均可接收0～10mA或4～20mA信号，既可以向变送器供电也可以不供电，这4路信号分为两组，其中1、2通道为一组，3、4通道为一组，两组间的信号互相隔离，并且与控制站的电源隔离，但同一组内的两个信号采用同一个隔离电源供电，实际应用中如需点点隔离，SP313卡就只能接受两路信号，并且这两路信号要分别接入不同组的两个通道上。在对同一组的两个现场变送器进行维护时，要特别注意一个回路对另一个回路的影响，因为如果其中一个回路短路或因变送器故障输出电流大于30mA(向外供电时的短路保护电流)，SP313卡就会自动保护，造成两个回路都无输入。因此建议如需拆接变送器的端子接线，最好在室内接线端子处先断开回路，以免造成短路。

　　另外如果同一组的两个现场变送器全是智能变送器，那么手持通信器就不能和智能变送器通信，要想实现两者间的通信，就必须断开一个回路。

　　开关量输入卡SP363X接收无源触点信号，通过卡件上的跳线可以选择是7路或是8路输入，当选择7路输入时，一块卡件上的7个回路公用一根地线;当选择8路输入时，同一机笼中的所有SP363X卡件的所有回路公用一根地线。因此，为了减少公用地线引起的风险，应将SP363X卡设置为7路输入，维修时不要随意动这根地线。

　　开关量输出卡SP362X输出无源晶体管触点信号，通过卡件上的跳线可以选择是7路或是8路输入，当选择7路输入时，一块卡件上的7个回路公用一根地线;当选择8路输入时，同一机笼中的所有SP362X卡件的所有回路公用一根地线。因此为了减少公用地线引起的风险，应将SP362X卡设置为7路输入，维修时不要随意动这根地线，如果公用地线断路可能会造成使用同一公用地线的所有SP362X卡件相继烧毁。

　　JX-300X DCS提供的故障诊断画面比较全面地显示了控制站软、硬件的运行情况，一旦自检到操作站和控制站通信故障、主控制卡故障、数据转发卡故障、I/O卡件故障，故障诊断画面就会有相应的显示，并进行声音报警。

　　对于系统本身的各种故障，操作或DCS维护人员可根据操作画面综合信息栏内的系统报警指示灯状态进行判断。该指示灯正常时为绿色，一旦注意到该指示灯以红色闪烁就可以利用故障诊断画面进行故障分析和排除。浙大中控公司可根据用户需求提供掉电报警装置，解决了安全运行中的潜在危害。