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发表人：偶尔路过 |
发表时间：2009/6/13 12:56:00 |
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 发表新论题
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| 本栏论题： |
SUPCON JX-300X DCS系统在一硝基甲苯生产中的应用 [5815] |
(摘要)本文介绍了如何使用SUPCON JX-300X DCS控制系统对一硝基甲苯生产装置进行优化控制，并对最终应用效果做出总结。
我公司一硝基甲苯装置年生产量为 6 万吨，现为亚洲规模最大,最球第二。今年扩建到年产10万规模，将成为世界第一。本装置存在工艺路线较复杂，流程长，控制点多，易燃易爆等诸多特点，特别是大规模连续性生产，对人工操作提出了很高的要求，如果温度，流量，压力等控制不好，都会造成产品质量和收率的下降，甚至发生火灾爆炸事故，倘若出现操作失误，必然带来巨大的损失。还有许多有毒有害原材料、中间品都会因控制不当或操作不妥而排放到污水中，这不仅造成了成本的浪费，而且也造成了环境的污染，致使企业生产质量不稳、收率不高、污染比较严重、劳动强度大、成本居高不下等等，这会严重制约公司的生存发展空间和削弱市场竞争的能力。
为了有效解决这些问题，公司引进了一套国内比较先进的计算机集散控制系统--SUPCON JX-300X
JX-300 X 系统简介：
JX-300 X 系统是浙大中控自动化公司设计的一代全数字化的集散控制系统，整体结构图如下,它主要有以下几个特点：
信号调节智能化：采用智能化信号调节技术，通过软件组态就能实现不同类型的信号调节，并且具有自诊断、自检查、自修理功能，无须进行人工高校，使用方便，精度高，稳定性好。
系统规模大小相宜：可满足最多 128个控制回路,384 个模入点， 2024虚似开关量等。
真正实现危险性分散:分散程度大，模拟量输入输出卡每卡 2-4 点，开关量每卡 7-8 点，系统危险性进一步分散。
冗余配置更为灵活:任何卡件均可选择冗余或不冗余。
卡件种类较少:常用 IO 卡件只有 5 种，备品备件数量大为减少，便于维护和修理。
自治性、实时性强:所有卡件均为智能化设计，不仅有利于减轻主机负担,增加实时性，而且有利于提高系统各卡件的独立性和可靠性。
通信网络开放，速度高:各个操作站与管理网采用以太网相连，波特率为10Mbps， 100 百万位元／秒,1 Gbps 等。
实时多任务操作系统：所有软件基于 WindowsNT平台开发，操作方便，界面友好，画面美观。
工艺情况简介
一硝基甲苯的生产方法为在硫酸存在条件下，甲苯与硝酸发生硝化反应生成酸性一硝基甲苯，然后经中和、脱酚、水洗、干燥、精馏、结晶分离等工序得到一硝基甲苯的三种异构体：邻、间、对硝基甲苯。其中影响产品质量和得率的最重要工序是硝化工序，因此自动控制方案的重点是甲苯、硝酸、硫酸的投料比，本系统利用JX-300X提供的SCX语言来实现投料比的控制。
控制方案的实现：
main()
{
int hourtemp,mintemp,sectemp;
a=sfdiv(_TAG("FIC-702"),_TAG("FIC-701"));
_TAG("K1-1")=sfmul(a,0.57f);
b=sfdiv(_TAG("FIC-703"),_TAG("FIC-701"));
_TAG("K2-1")=sfmul(b,0.57f);
c=sfdiv(_TAG("FIC-1702"),_TAG("FIC-1701"));
_TAG("K11-1")=sfmul(c,0.50f);
d=sfdiv(_TAG("FIC-1703"),_TAG("FIC-1701"));
_TAG("K12-1")=sfmul(d,0.53f);
if(_TAG("SwAM")==ON)//比值开
{
temp=_TAG("FIC-701");
temp1=_TAG("K1")*temp;
temp2=_TAG("K2")*temp;
g_bsc[1].SwSV=ON;
g_bsc[1].ESV=sfmul(temp1,1.75f);
g_bsc[2].SwSV=ON;
g_bsc[2].ESV=sfmul(temp2,1.75f);
}
else
{
g_bsc[1].SwSV=OFF;
g_bsc[2].SwSV=OFF;
}
if(_TAG("STOP")==ON)//紧急停车
{
g_bsc[0].SwAM=OFF;
g_bsc[0].MV=0.0f;
g_bsc[1].SwAM=OFF;
g_bsc[1].MV=0.0f;
g_bsc[2].SwAM=OFF;
g_bsc[2].MV=0.0f;
_TAG("SwAM")=OFF;
}
if(_TAG("SwAM1")==ON)//比值开
{
temp3=_TAG("FIC-1701");
temp4=_TAG("K11")*temp3;
temp5=_TAG("K12")*temp3;
g_bsc[4].SwSV=ON;
g_bsc[4].ESV=sfmul(temp4,2.0f);
g_bsc[5].SwSV=ON;
g_bsc[5].ESV=sfmul(temp5,1.88f);
}
else
{
g_bsc[4].SwSV=OFF;
g_bsc[5].SwSV=OFF;
}
if(_TAG("STOP1")==ON)//紧急停车
{
g_bsc[3].SwAM=OFF;
g_bsc[3].MV=0.0f;
g_bsc[4].SwAM=OFF;
g_bsc[4].MV=0.0f;
g_bsc[5].SwAM=OFF;
g_bsc[5].MV=0.0f;
_TAG("SwAM1")=OFF;
}
if(_TAG("FIC-1701")<=0.05f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1701")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1701")=_TAG("FIC-1701");
}
if(_TAG("FIC-1702")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1702")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1702")=_TAG("FIC-1702");
}
if(_TAG("FIC-1703")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1703")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1703")=_TAG("FIC-1703");
}
if(_TAG("FIC-1704")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1704")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1704")=_TAG("FIC-1704");
}
_TAG("FQ1701")=TotalAccum(_TAG("FQ1701"),_TAG("FIC_1701"));//一套流量累计程序
_TAG("FQ1702")=TotalAccum(_TAG("FQ1702"),_TAG("FIC_1702"));
_TAG("FQ1703")=TotalAccum(_TAG("FQ1703"),_TAG("FIC_1703"));
_TAG("FQ1704")=TotalAccum(_TAG("FQ1704"),_TAG("FIC_1704"));
if(_TAG("FIC-701")<=0.05f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_701")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_701")=_TAG("FIC-701");
}
if(_TAG("FIC-702")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_702")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_702")=_TAG("FIC-702");
}
if(_TAG("FIC-703")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_703")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_703")=_TAG("FIC-703");
}
if(_TAG("FI-704")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FI_704")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FI_704")=_TAG("FI-704");
}
_TAG("FQ701")=TotalAccum(_TAG("FQ701"),_TAG("FIC_701"));//流量累计程序
_TAG("FQ702")=TotalAccum(_TAG("FQ702"),_TAG("FIC_702"));
_TAG("FQ703")=TotalAccum(_TAG("FQ703"),_TAG("FIC_703"));
_TAG("FQ704")=TotalAccum(_TAG("FQ704"),_TAG("FI_704"));
主要仪表控制回路实现：
根据工艺流程， IO 点数和现场要求，系统共有32个常规控制回路，5 个自定义回路，10幅流程图，下面以精馏流程图为例举例说明回路控制的实现，常规控制回路如下图:
控制系统的实现
系统共配备了 1 个控制站，1 个工程师站，5 个操作站。控制站负责数据的采集和处理，并进行控制算法的运算输出，操作站负责提供人机操作界面，工程师站通过授权进行组态，同时也作为操作站进行操作。
系统输入输出点数如下：
1、 模拟量输入：温度 99 点
标准信号 4-20mA 106点
2、模拟量输出：标准信号 4-20 mA 40 点
3、开关量输入：14点
4、开关量输出：4点
5、软件开发： 利用 JX-300 X 提供的资料，开发了友好，易用的全汉字界面，包括工艺流程图，控制分组图，趋势曲线图,参数修改图等页面，容易掌握和操作。利用系统提供的自定义语言程序来实现某些复杂的控制方案。
应用中的一些问题解决办法
1、操作优化问题：
提高精度及稳定性：对某些流量 (如原料进料、回流、蒸汽等) 、液位、压力等进行温度、压力、密度、组分补偿，提高了测量信号的灵敏度。同时采用限制变化率的滤波方法，消除测量信号中的幅度大，频率高的噪声，例如对塔内负压等作滤波处理后，测量信号的平稳性得到极大的改善。
2、提高调节阀的非线性：
有一部分具有非线性工作特性的调节阀，有时会成为控制系统不稳定的因素之一，而使用系统的处理，可对其进行有效的补偿。另外，也通过找出阀门开度与阀门增益之间的关系，再依据此关系自动可改变比例带，使控制回路总增益保持一定，从而提高系统的稳定性。
应用效果
从 SUPCON JX-300 一硝基甲苯装置生产过程集散控制系统应用以来，取得了比较好的应用效果。
1、控制效果好，完全适应和满足生产工艺的要求。
2、整个生产过程的自动化控制率达 99% 以上，大大降低了操作工的劳动强度，改善了工作环境。
3、系统可靠性较高，降低了仪表维护强度，而且由于系统卡件的通用性，降低了备品备件的库存量和资金占用，降低了生产成本。
4、系统提供了通讯接口，通过调制器与远程网关计算机连接，可并入全厂管理网，为日后实现全厂安全生产过程监控网提供了条件。
5、通过对投料比的控制，减少了副反应的产生，降低了原料的消耗，仅甲苯一项消耗下降1kg/吨 ，按60000吨/年计算即可节约50万元。
6、人力资源方面：实现了过程控制的自动化，使原来多人操作常规仪表变为少数几个人的完全控制，工艺与仪表维护人员所需人数约减少了 5 人，按每人收入 2 万元计算,每年可节省人工成本 10 万元 |
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