【摘 要】 　　本文介紹了兩套甲醇控制系統(tǒng)的組成、所用各種模塊的性能、特點(diǎn)，所用上位、下位軟件的組態(tài)、操作以及兩套控制系統(tǒng)的合并方法。介紹了兩套甲醇控制系統(tǒng)合并在河南省世紀(jì)金源化工的成功應(yīng)用所帶來的直接間接效益。 　　 　　【關(guān)鍵字】 　　甲醇控制系統(tǒng)、控制器、軟件，經(jīng)濟(jì)效益，自動(dòng)控制 　　 　　　　河南省世紀(jì)金源化工有限公司的前身是河南省息縣化肥廠，是一個(gè)有著30多年歷史的國(guó)營(yíng)小氮肥企業(yè)，企業(yè)年產(chǎn)合成氨能力八萬(wàn)多噸、尿素十二萬(wàn)多噸、甲醇五萬(wàn)噸。二零零五年六月根據(jù)國(guó)家國(guó)營(yíng)企業(yè)改制政策，企業(yè)由國(guó)營(yíng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗綘I(yíng)，改組為河南省世紀(jì)金源化工有限公司。新公司成立后加大了技改力度，先后投資1個(gè)億多元，啟動(dòng)了年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨聯(lián)產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇、30萬(wàn)噸尿素技改項(xiàng)目，截止到2005底，一期工程也順利竣工投產(chǎn)，甲醇生產(chǎn)能力也由原來的5萬(wàn)噸提高到現(xiàn)在的10萬(wàn)噸。在這次技改中成功實(shí)現(xiàn)了老的DCS系統(tǒng)與新系統(tǒng)合并運(yùn)行。2005年12月順利投產(chǎn)，一次開車成功。經(jīng)過幾個(gè)月以來的運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便、安全可靠,深受廣大生產(chǎn)及操作、技術(shù)人員的歡迎與好評(píng)。 　　 　　一 、兩套控制系統(tǒng)的構(gòu)成 　　　　我們所采用的這兩套系統(tǒng)都是北京思創(chuàng)系統(tǒng)工程公司所開發(fā)的IS8000甲醇控制系統(tǒng)，這兩套控制系統(tǒng)所采用的控制器以及其上下位機(jī)之間的通訊方式不同。 　　　　其中第一套控制系統(tǒng)IS8000是2004年12月投運(yùn)，整個(gè)控制系統(tǒng)由通訊網(wǎng)絡(luò)、操作站及控制站構(gòu)成。操作站由二臺(tái)配置相同的工業(yè)控制機(jī)組成，運(yùn)行模式為服務(wù)器-----客戶機(jī)模式，其中服務(wù)器除負(fù)責(zé)與控制器實(shí)時(shí)通訊、向客戶機(jī)傳輸IO數(shù)據(jù)、報(bào)警、趨勢(shì)記錄之外，還負(fù)責(zé)監(jiān)控軟件的編程、組態(tài)以及監(jiān)控軟件的運(yùn)行等，服務(wù)器除操作站功能之外還兼工程師站功能；另一臺(tái)客戶機(jī)作為操作站，常規(guī)情況下只允許用于監(jiān)控軟件的運(yùn)行，進(jìn)行過程控制、監(jiān)控；服務(wù)器與客戶機(jī)可以隨時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，客戶機(jī)可以在很短的時(shí)間內(nèi)改為服務(wù)器模式或單機(jī)運(yùn)行模式。 　　 　　1、具體硬件配制如下： 　?。璂ELL Dimension4600 　　－奔騰4處理器2.88GHz 　?。?12M DDR內(nèi)存,80G高速硬盤 　?。僮飨到y(tǒng)為正版Windows 2000中文版 　　－16XDVD光驅(qū), 　?。?0M/100M以太網(wǎng)卡 　?。璓CISA7520 ：RS485通訊卡 　?。?2英寸1600X1200高分辨率的DELL顯示器 　?。怆娛髽?biāo)鍵盤及工業(yè)鍵盤 　　　　控制站包括兩個(gè)基于RS485接口的I8817控制器和兩個(gè)87K8擴(kuò)展單元，兩個(gè)控制器一主一從互為冗余，兩個(gè)擴(kuò)展單元插有10個(gè)臺(tái)灣泓格8000系列模塊，包括模擬量電流輸入模塊I87017模塊2塊、測(cè)溫?zé)犭娕寄KI87018模塊3塊、測(cè)溫鉑電阻模塊I87013模塊2塊、模擬量電流輸出模塊I87024模塊2塊、無(wú)源開關(guān)量輸入模塊I87051模塊1塊，提供全部的數(shù)據(jù)采集及閥門PID控制功能。 　　　　本套控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是以兩線制RS485總線為介質(zhì)的通訊方式，兩個(gè)I8817控制器的COM2口與兩臺(tái)工控機(jī)的PCI7520卡的第一口相連，接口為九針扁形接口，1針為正、9針為負(fù)。 　　 　　2、 軟件配置 　　　　(1) 控制站組態(tài)軟件采用ISAGRAF3.46版本，這是一種功能強(qiáng)大而又十分直觀的圖形化組態(tài)軟件，用戶可采用FBD(功能塊圖)、LD（梯形圖）、ST（結(jié)構(gòu)化文本）、SFC（順控圖）FC（流程圖）、IL（指令表）六種符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程和組態(tài)方式；能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的連續(xù)和邏輯控制方案，通過組態(tài)能實(shí)現(xiàn)故障診斷、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制、仿真模擬等各種功能。通過安裝臺(tái)灣泓格ICP DAS Utilities For ISaGRAF補(bǔ)丁，組態(tài)全是模塊化結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)明易用、基于WINDOWS2000全中文操作系統(tǒng)，組態(tài)界面為中文菜單、簡(jiǎn)單易學(xué)。 　　　　(2) 監(jiān)控軟件采用澳大利亞的Citect5.0,性能卓越。該軟件離線組態(tài)及實(shí)時(shí)運(yùn)行均基于WINDOWS2000平臺(tái),用戶界面十分友好，3D顯示效果，使用得心應(yīng)手，用于完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、圖形顯示、設(shè)備操作、報(bào)警、趨勢(shì)記錄、報(bào)表管理及打印功能。還可以與其它WINDOWS軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、控制優(yōu)化等，并且可以與其它管理級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)成全廠調(diào)度系統(tǒng)。下位機(jī)軟件ISAGRAF通過FBUS功能塊與上位機(jī)軟件CITECT以MODBUS協(xié)議為通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。 　　　　第二套控制系統(tǒng)是根據(jù)生產(chǎn)需要新上一套Φ1400甲醇系統(tǒng)，通過一年來第一套IS8000甲醇控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況看，運(yùn)行非常穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。為了更好的能將兩套DCS并聯(lián)運(yùn)行，決定繼續(xù)選用北京思創(chuàng)系統(tǒng)工程公司的IS8000甲醇控制系統(tǒng)。為了便于操作、節(jié)省投資，決定兩套DCS共用操作站操作。其中控制站包括兩個(gè)基于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的I8837控制器和一個(gè)87K8擴(kuò)展單元，兩個(gè)控制器一主一從互為冗余，擴(kuò)展單元插有7個(gè)臺(tái)灣泓格8000系列模塊，包括模擬量電流輸入模塊I87017模塊2塊、測(cè)溫?zé)犭娕寄KI87018模塊3塊、測(cè)溫鉑電阻模塊I87013模塊2塊、模擬量電流輸出模塊I87024模塊2塊。由于部分公共控制點(diǎn)在第一套DCS中已采集，所以在第二套中只需要采集控制新上設(shè)備上的儀表設(shè)備。 　　　　二套甲醇控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是以10M以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的的局域網(wǎng)（LAN）。系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)（操作站及控制器）均通過超五類屏蔽雙絞線直接連接到8口10M/100M 集線器（HUB）上。簡(jiǎn)單靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可支持就地和遠(yuǎn)程操作站及控制設(shè)備。最多可以同時(shí)帶6臺(tái)操作站。其控制示意圖如下： 二、兩套DCS合并運(yùn)行的技術(shù)要點(diǎn) 　　　　由于這兩套控制系統(tǒng)所采用的控制器不同，也就決定所使用的通訊協(xié)議不同。如何能將不同通訊協(xié)議的合并在同一個(gè)操作站上長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行是一個(gè)難題。大家知道，工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、可靠是最至關(guān)重要的。因此上馬一個(gè)項(xiàng)目，選型一套DCS首先要確保有利于安全生產(chǎn)。 　　　　合并這兩套控制系統(tǒng)的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在上位操作站如何利用兩種不同的通訊協(xié)議讀取來自兩個(gè)不同的控制站上的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥的控制。因此我們的做法是： 　　　　1、首先將四個(gè)控制器的地址改為1、2、3、4。因?yàn)樵谕惶卓刂葡到y(tǒng)中，控制器的地址絕對(duì)不能相同，否則控制器發(fā)生沖突導(dǎo)致控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行；由于第一套控制系統(tǒng)的兩個(gè)控制器的地址為1、2，因此第二套控制系統(tǒng)的兩個(gè)控制器地址只能設(shè)為3、4； 　　2、相對(duì)于操作站來說，兩個(gè)控制站是分別獨(dú)立的。因此我們根據(jù)不同的控制器特點(diǎn)用ISAGRAF3.46編寫兩套下位程序，按照輸入、輸出類型分配好各控制點(diǎn)的地址，編譯后分別按主、從控制器下載到各控制器中，這一步與常規(guī)的下位組態(tài)相同； 　　3、下面最關(guān)鍵的是上位操作站程序的組態(tài)，我們這次還是采用澳大利亞的Citect5.0作為上位監(jiān)控軟件，通過查資料我們知道CITECT5.0不僅支持基于RS485結(jié)構(gòu)的MODBUS協(xié)議，而且支持基于以太網(wǎng)的TCP/IP（MODNET）協(xié)議。因此我們?cè)诮⑼ㄓ崟r(shí)要建兩個(gè)I/O SERVER：一個(gè)對(duì)應(yīng)I8817控制器添加兩個(gè)主、從I/O DEVICES用MODBUS協(xié)議；一個(gè)對(duì)應(yīng)I8837控制器添加兩個(gè)主、從I/O DEVICES用MODNET協(xié)議，還要注意所設(shè)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)要與I8837控制器的保持一致。然后根據(jù)不同的控制系統(tǒng)上的儀表控制點(diǎn)添加CITECT變量。由于兩套甲醇所用有部分公共設(shè)備，所以有部分儀表控制點(diǎn)也相同，因此在組態(tài)操作畫面時(shí)相同的控制點(diǎn)在不同的畫面里可以同時(shí)引用。 　　 　　三、兩套控制系統(tǒng)合并后的使用效果 　　　　經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)備安裝已具備并系統(tǒng)的條件，事前又開專業(yè)人員會(huì)制定并系統(tǒng)方案，對(duì)可能出現(xiàn)的問題制定出緊密處理預(yù)案，決定采取在第一套甲醇不停車的情況下進(jìn)行并系統(tǒng)。這樣雖然冒些較大風(fēng)險(xiǎn)，但可以避免停車造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過多方籌備，于2005年12月3日進(jìn)行并系統(tǒng)，經(jīng)過近一個(gè)小時(shí)的調(diào)試，成功的將第二套DCS并入系統(tǒng)，并使Φ1400甲醇系統(tǒng)成功開車、順利投產(chǎn)，開創(chuàng)了我廠有史以來新增工段DCS不停車無(wú)擾動(dòng)并系統(tǒng)的先例，經(jīng)過近三個(gè)多月以來的運(yùn)行, 合并后的甲醇控制系統(tǒng)以其穩(wěn)定高效的特性深受廣大生產(chǎn)及操作、技術(shù)人員的歡迎與好評(píng)。 　　(1) 該系統(tǒng)功能齊全、自動(dòng)化程度高 　　該系統(tǒng)的投運(yùn)使我廠甲醇的裝置水平達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,它實(shí)現(xiàn)了溫度、壓力、液位等的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。通過設(shè)置工藝指標(biāo)的高、低限報(bào)警，及時(shí)提醒了操作人員對(duì)工藝指標(biāo)的超前控制，有利于優(yōu)化操作。通過對(duì)流量的標(biāo)準(zhǔn)累計(jì)，為每天的產(chǎn)量提供了準(zhǔn)確的計(jì)量； 　　(2) 系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠 　　該系統(tǒng)自投運(yùn)以來,一直運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠,因?yàn)槠鋸目刂普尽⒉僮髡疽约巴ㄓ嵳嬲龅饺轿坏娜哂?所以為系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行提供了保障?；赗S485的客服模式，即使服務(wù)器出現(xiàn)問題，客戶機(jī)也可以在很短的時(shí)間內(nèi)改為服務(wù)器或單機(jī)運(yùn)行模式，這并不影響基于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的另一套的運(yùn)行安全。 　　(3) 該系統(tǒng)的投運(yùn)為甲醇的穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)提供了重要保證 　　系統(tǒng)投運(yùn)后,不僅降低了整個(gè)合成氨系統(tǒng)的壓力，也減輕了變換、精煉工段的負(fù)荷，由于目前前工段氣量不足，現(xiàn)日產(chǎn)基本上穩(wěn)定在120噸左右,并達(dá)到兩氨平衡,而且粗醇濃度最高可以達(dá)到95%以上。使我廠向產(chǎn)品的多元化的發(fā)展邁出了一大步； 　　(4) 使資源得到合理利用，提高了勞動(dòng)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 　　按照以往的慣例，新上一個(gè)工段就必須要新增一套DCS、就要每班增加兩名操作工，四個(gè)班就要增加四名操作人員，而我們成功的將兩套DCS整合，不僅節(jié)省了兩臺(tái)操作站，節(jié)省了投資；而且不需要增加的操作人員，使資源得到了合理的利用，提高了勞動(dòng)效率；由于實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)全過程的自動(dòng)控制與監(jiān)視,大大減輕了崗位操作量，操作工再不需要頻繁地到現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)閥門,只需坐在操作室,輕輕地拖動(dòng)鼠標(biāo)即可完成全過程的操作與監(jiān)視，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 　　 　　四、控制系統(tǒng)合并需要注意的幾個(gè)問題 　　　　由于我們?cè)诤喜⑾到y(tǒng)之前經(jīng)過了充分的準(zhǔn)備，所以整個(gè)過程都很順利，但并不是所有的控制系統(tǒng)都能合并在一起運(yùn)行，也打算這么做的同仁們需要注意以下幾個(gè)問題： 　?。?）所選用的組態(tài)軟件是否支持所采用的控制器的通訊協(xié)議； 　?。?）注意控制系統(tǒng)所采用的控制器的地址是否沖突，所采用的控制器是否支持并聯(lián)運(yùn)行，在向上位操作站傳送數(shù)據(jù)時(shí)是否有優(yōu)先級(jí)； 　?。?）注意上、下位組態(tài)軟件的編程方式，所建立變量的地址格式。并要上、下位之間的地址、變量要確保一一對(duì)應(yīng)； 　?。?）在決定合并系統(tǒng)之前要確保上、下位程序都經(jīng)過可靠的調(diào)試，如也采取不停車并系統(tǒng)，就必須與生產(chǎn)、安全各部門密切聯(lián)系，制定出各種預(yù)案，確保萬(wàn)無(wú)一失。 　　 通過我們成功的案例可以看出，只要事前有充分的準(zhǔn)備，小心操作，不停車并系統(tǒng)是完全可以做到的，2005年12月底我們又成功的將35噸吹風(fēng)氣余熱回收工段并入12萬(wàn)噸脫硫DCS中，并且是在脫硫工段不停車的情況下進(jìn)行的。 　　 　　五、經(jīng)濟(jì)效益分析 　　(1) 兩套控制系統(tǒng)整合在一起，節(jié)省了兩臺(tái)操作站，軟硬件投資直接效益至少5萬(wàn)元，以及維修費(fèi)用等； 　　(2) 兩套控制系統(tǒng)合并在一起節(jié)省8名操作人員，一年少支付人員工資按平均800元/人月×8人×12個(gè)月=76800元； 　?。?）不停車成功將兩套系統(tǒng)合并運(yùn)行，避免了一次生產(chǎn)波動(dòng)，確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定，直接間接效益至少在10萬(wàn)元以上； 　?。?）工藝指標(biāo)得了優(yōu)化,提高了工藝指標(biāo)的合格率以及車間的管理水平,減少了事故的發(fā)生,保證了甲醇裝置長(zhǎng)周期、高負(fù)荷、安全穩(wěn)定運(yùn)行,達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，因此也達(dá)到了保護(hù)甲醇觸媒的目的。通過近期來看，該系統(tǒng)投運(yùn)后，精煉、合成系統(tǒng)壓力下降了2Mpa多，降低了壓縮機(jī)的負(fù)荷，節(jié)約了電耗；由于提高了變換工段后CO指標(biāo)，也改善了變換工段的操作條件，減少了正面蒸汽的添加量,噸氨較以前節(jié)約了蒸汽200Kg左右；提高了氫氮?dú)獾膬艋|(zhì)量，目前出甲醇后CO百分含量為0.4%左右，降低了精煉的負(fù)荷，較以前少開一臺(tái)的銅泵，節(jié)約了電耗噸氨電耗較以前下降150度左右；兩套甲醇系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，甲醇產(chǎn)量較以往也有了很大提高，現(xiàn)在日產(chǎn)都在120噸以上，并且隨著生產(chǎn)負(fù)荷的不斷加大，產(chǎn)量可提高的潛力很大；同時(shí),提高了企業(yè)的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)管理水平,生動(dòng)直觀的操作畫面,使操作人員監(jiān)視和操作都比較方便,減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了操作環(huán)境與操作條件,促進(jìn)了職工文化素質(zhì)的提高。 　　(4) 兩套甲醇控制系統(tǒng)的成功投運(yùn),每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約2000萬(wàn)元左右。