霍尼韋爾PKS系統(tǒng)在聚酯裝置的成功應(yīng)用

1、引言

　　江西龍鵬特種纖維股份有限公司聚酯(PET)裝置由中國(guó)紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的以醋酸銻為催化劑、二氧化鈦為消光劑、精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料的直接酯化、連續(xù)縮聚的五釜流程工藝路線，生產(chǎn)纖維級(jí)半消光聚酯切片。主控制系統(tǒng)為集散控制系統(tǒng)(DCS),采用的是霍尼韋爾(Honeywell)的PKS系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹PKS系統(tǒng)在裝置中的應(yīng)用情況。

2、系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

　　PKS(ProcessKnowledgeSystem)是過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。PKS控制系統(tǒng)是Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系統(tǒng)。它集合了Plantscape系統(tǒng)組態(tài)方便的特點(diǎn),又集合了TPS控制系統(tǒng)硬件上的優(yōu)點(diǎn)而推出的一款全新的DCS控制系統(tǒng)。我公司聚酯裝置的PKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

　　1)以太網(wǎng)(TCP/IP)

　　傳輸速率為：100M/10M波特率;

　　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：server,station,priter(switch,hub)等;

　　傳輸介質(zhì)：雙絞線：接頭(為RF45，網(wǎng)卡)，距離為100m以內(nèi);

　　2)SCN(SupervisoryControlnet)監(jiān)控層

　　傳輸速度：5M波特率;

　　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：CPM，及其他通訊摸件(如PCIC);

　　傳輸介質(zhì)：同軸電纜;網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻;

　　傳輸協(xié)議：IEEE8023，令牌方式;

　　3)I/OControlnet

　　傳輸速度：5M波特率;

　　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：PMIO(輸入輸出卡件)、SIM等;

　　傳輸介質(zhì)：同軸電纜;網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻;

　　傳輸協(xié)議：IEEE8023，令牌方式;

　　系統(tǒng)特點(diǎn)：

　　(1)冗余配置

　　[1>服務(wù)器冗余：PKS過(guò)程系統(tǒng)的服務(wù)器可以冗余配置，以提供更高等級(jí)的可靠性。采用一對(duì)配置相同的服務(wù)器，以主/從結(jié)構(gòu)方式相互支持。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，從服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，并為操作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主服務(wù)器通過(guò)冗余網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)處理信息到從服務(wù)器，使得主從服務(wù)器之間同步。                                                             

　　[2>現(xiàn)場(chǎng)處理器(CPM)冗余配置:通過(guò)光纖連接冗余模塊RM(redundantmodule)來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余通訊。可在500ms內(nèi)自動(dòng)切換。

　　[3>網(wǎng)絡(luò)通訊冗余配置：以太網(wǎng)可冗余配置，即，LINKA、LINKB;SCN、I/OControlnet可以冗余配置。

　　[4>對(duì)于PKS系統(tǒng)，IOP可以冗余(即輸入輸出卡件可以冗余)

　　(2)混合控制器：CPM

　　如圖2所示，混合控制器有機(jī)架、電源、控制處理模件(CPM)、controlnet接口、冗余模件和輸入輸出模件組成。還可以包括一個(gè)可選的電池?cái)U(kuò)充模件。機(jī)架由5種規(guī)格-4槽，7槽，10槽，13槽，17槽等。所有的模件都可以帶電插拔。控制處理器模件是雙寬度的，占用兩個(gè)機(jī)架槽位。處理器是100MHZ的PowerPC603E,帶有8M字節(jié)的EDAC內(nèi)存。CPM支持非冗余或冗余配置兩種方式。4M字節(jié)帶奇偶校練的內(nèi)存。

　　圖2脂化液位與漿料泵轉(zhuǎn)速串級(jí)控制回路圖

　　(3)開(kāi)放性

　　[1>集成Honeywell的先前產(chǎn)品:TDC2000,TDC3000,Plantscape,S9000,Logix60

　　[2>與PLC通訊(如：SIMENSE,AB,ABB)

　　[3>與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的集成(Profibus-DP,Fieldbus,Modebus,HART等)

　　[4>標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)訪問(wèn)程序

　　[5>AEC：高性能服務(wù)器，直接與OPC服務(wù)器或客戶機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.2硬件說(shuō)明

　　1)服務(wù)器、操作站、打印機(jī)等;

　　服務(wù)器通過(guò)PCIC卡與下層(SCN)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換通訊;TC-PCIC01Typical系統(tǒng)適用于1個(gè)server(可冗余)和10-12個(gè)station;processor主頻1GHZ;RAM384MB以上;

　　NETWORK10Mbps;

　　顯卡1014×76865K

　　硬盤18.2G

　　一般選Dellpower

　　2)SCN監(jiān)控層;

　　A、PS(powersupply):提供120/240AC給機(jī)架，背板，卡件供電。MC-PSRX04提供卡籠箱的DC電源。TC-FPDXX2

　　B、CNI(CONTROLNETINTERFACEMODULE);與其它網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行通訊的通訊接口。TC-CCR013

　　C、PM過(guò)程處理器：占兩個(gè)槽，是控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、控制等。TC-PPRS021

　　D、RM冗余模件;TC-PRR021

　　E、IOLIM(I/OLINKINTERFACEMODULE):負(fù)責(zé)與CPM與PMIOP的通訊;可帶電插拔。TC-IOII01

　　3)RomalI/O

　　A、卡籠箱：file裝PMIO的卡籠箱，一般有7，15槽。

　　B、PMIO(輸入輸出卡件)

　　控制站使用的I/O卡件的種類有:HLAI高電平模擬量輸入卡(16點(diǎn))、AO模擬量輸出卡(16點(diǎn))、DI開(kāi)關(guān)量輸入卡(32點(diǎn))、DO開(kāi)關(guān)量輸出卡(32點(diǎn))、LLMUX多路低電平模擬量輸入卡(32點(diǎn))。除控制站本身采用冗余外，控制回路的I/O卡件也采用冗余，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　C、FTA(現(xiàn)場(chǎng)接線端子)

　　MC-TAIH12、MC-TAOY22、MC-TAIH02、MC-TLPA02、MC-TAMR03、MC-TDOY22、MC-TDIY22

2.3軟件說(shuō)明

　　(1)controlBuilder——ControlBuilder是一種圖形化的、面向?qū)ο蟮?、基于窗口的工程工具，用于過(guò)程系統(tǒng)控制處理器的控制執(zhí)行環(huán)境和應(yīng)用控制環(huán)境的控制策略的設(shè)計(jì)、組態(tài)、和實(shí)施。用于組態(tài)硬件,如網(wǎng)絡(luò)、I/O模件、控制器、和現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，以及組態(tài)控制點(diǎn)，如調(diào)節(jié)控制、設(shè)備(馬達(dá))控制、邏輯控制、順序控制和特殊的用戶定義的功能等。

　　(2)QUICKBUilder——QUICKBuilder使得用戶可以組態(tài)第三方的控制器/RTU，以及它們的點(diǎn)、組態(tài)操作站和打印機(jī)。QuickBuilder使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，提供篩選數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶顯示、多點(diǎn)編輯工具、和直觀的窗口風(fēng)格的用戶界面，極大地提高了組態(tài)效率。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)還捉供用戶自定義的域，可以用來(lái)設(shè)置終止調(diào)度，記錄接線編號(hào)等，同時(shí)還提供標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表。ExperiOnPKS過(guò)程系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的添加和修改均可以在線進(jìn)行。

　　(3)DisplayBuilder——DisplayBuilder是面向?qū)ο蟮?，全集成化的用戶?huà)面組態(tài)工具，用于生成用戶專用的顯示圖形畫(huà)面。動(dòng)態(tài)顯示可以簡(jiǎn)單地通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊迅速生成。系統(tǒng)還提供一個(gè)圖形庫(kù)含有如容器、管道、閥門、罐、馬達(dá)等通用的工廠設(shè)備，幫助用戶進(jìn)一步加快圖形設(shè)計(jì)的速度。此外,對(duì)于一些多處用到的相似的畫(huà)面，可以用模板畫(huà)面的功能減少組態(tài)時(shí)間。提供的過(guò)程對(duì)象和調(diào)色板功能可以幫助用戶快速簡(jiǎn)便地創(chuàng)建用戶對(duì)象，并可以帶有三維效果。通過(guò)使用腳本程序(VBScript和Jscript)組件，可以顯著地增強(qiáng)圖形畫(huà)面功能，如高速動(dòng)畫(huà)、工具提示、操作站程序執(zhí)行的控制作用等都可以通過(guò)腳本程序完成。許多ActiveX的組件類型，如播放聲音和視頻圖像等都可以插入在畫(huà)面中被調(diào)用。

　　(4)KnowledgeBuilder——KnowledgeBuilder,在線的電子資料，采用HTML結(jié)構(gòu)的瀏覽器閱;在線幫助，(F1功能鍵調(diào)用，許多應(yīng)用予以支持)。

3、系統(tǒng)應(yīng)用

3.117反應(yīng)釜液位控制

　　17反應(yīng)釜是聚酯裝置的終縮聚釜，液位的穩(wěn)定關(guān)系到熔體粘度的穩(wěn)定即產(chǎn)品的最終質(zhì)量，所以本裝置采用了兩套放射性液位計(jì)，一臺(tái)靠近入口端LIC17017，另一臺(tái)靠近出口端LIC17023，17反應(yīng)釜的液位取三七開(kāi)，即通過(guò)AUX輔助計(jì)算塊完成0.3*LIC17017.DACA.PV+0.7*LIC17023.DACA.PV的計(jì)算作為PID控制塊的測(cè)量值。通過(guò)PID控制塊的運(yùn)算OP輸出至SIC16009作為設(shè)定值，控制16熔體泵的泵速以調(diào)節(jié)17反應(yīng)釜的進(jìn)料達(dá)到液位穩(wěn)定的目的。

3.2酯化攪拌器聯(lián)鎖控制

　　在裝置中電機(jī)12A01帶動(dòng)一酯化攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)12A01P帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)給12A01潤(rùn)滑和冷卻。一酯化攪拌器的啟動(dòng)條件是反應(yīng)釜的液位LIC12019、LIC12009未低低報(bào)、油泵12A011已經(jīng)運(yùn)行、油壓正常(PAL12036未低報(bào)),所以兩個(gè)電機(jī)的啟停順序應(yīng)該是先開(kāi)油泵12A01P,再開(kāi)攪拌器12A01,停止時(shí)先停12A01再停12A01P;另外，為保護(hù)攪拌器12A01，在一酯化液位計(jì)LC12019、12009液位低低報(bào)時(shí)、在12A01P故障停止時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖停止12A01。系統(tǒng)使用了一個(gè)DEVICE塊簡(jiǎn)單、方便地實(shí)現(xiàn)了以上功能,示意圖如圖3所示。

　　圖312-A01控制圖

　　DEVICE塊是一種多輸入多輸出點(diǎn)，它提供對(duì)馬達(dá)、泵、開(kāi)關(guān)閥等離散型設(shè)備的操作控制面板。所用兩個(gè)DC點(diǎn)的狀態(tài)，S0是停止?fàn)顟B(tài)、S1是運(yùn)行狀態(tài)，連接著2個(gè)輸出和2個(gè)輸入。12A01的輸出啟動(dòng)信號(hào)(S1)是DO點(diǎn)12A01T,輸出停止信號(hào)(S0)是DO點(diǎn)12A01P;反饋輸入信號(hào)DI點(diǎn)是12A01I、12A01F,均為1時(shí)表示12A01已運(yùn)轉(zhuǎn)，12A01I為0、12A01P為1時(shí)表示其已停止。

　　12A01啟動(dòng)的允許條件是PI(1)為1,即液位計(jì)未低報(bào)、油壓未低報(bào)及油泵已經(jīng)啟動(dòng)三個(gè)條件均滿足。在液位低報(bào)時(shí)，12A01?-ANDA.OUT為1，使12A01P動(dòng)作停12A01。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　PKS控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能模塊和其優(yōu)越性能保證了裝置按照設(shè)計(jì)方案在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利開(kāi)車。該P(yáng)KS系統(tǒng)自2004年12月投用以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有因DCS系統(tǒng)本身的問(wèn)題對(duì)生產(chǎn)造成過(guò)影響，而且由于該系統(tǒng)的開(kāi)放性、靈活性、易操作性等優(yōu)越性能，能夠根據(jù)生產(chǎn)需要自主的進(jìn)行一些過(guò)程點(diǎn)的組態(tài)操作，如一些控制方案的增改、聯(lián)鎖關(guān)系的變動(dòng)，都能夠在不影響正常生產(chǎn)的前提下在線修改。