离子膜烧碱DCS控制系统的改造

档的金红石型产品! !""#年以来钛白粉的产量和进 出口量见表$! $##%年由于全球经济强劲增长" 钛白粉需求增 幅高达&’! 预计全球二氧化钛需求增速平均每年 为$($’" 亚洲增速约为)*+," 中国需求增速高达 约!#’! 就钛白粉产品结构而言" 国内金红石型钛 白粉总产量比例不到$#’" 与发达国家的"-’有很 大差距! 而在国内市场上" 金红石型钛白粉需求量 以每年+#’的速度快速增长" 年进口量超过$# 万." 仅$##%年!/!!月进口钛白粉$$*" 万." 大部分为金 红石型! % 国内钛白粉行业的发展前景 因应用广泛" 钛白粉消耗已经成为一个国家的 社会消费水平的重要标志!中国国民经济持续#稳定 增长必将带来钛白粉市场的兴旺" 而我国钛资源占 世界总贮量的! 0 -"为我国钛白粉工业提供了充足的 原料! 我国第一套氯化法钛白粉生产装置在锦州通 过投产鉴定" 也标志着我国已经自主掌握了氯化法 钛白粉的生产技术" 打破了少数国家对我国的技术 垄断! 因此"氯碱企业发挥自己的优势"利用国内的 充足资源"抓住时机"建设大规模的氯化法钛白粉生 产企业"具有极大的经济和社会效益! 收稿日期$$##-1#%1!! 表 $ 国内钛白粉的产量#进出口量情况 年份 产量 进口量 出口量 !""# )+ 2$& $+ -#2 !% #") !""! -" %2$ $$ 2+$ !+ "$& !""$ )& !#+ %# %)" !$ -)! !""+ 2# -"+ %$ 2"+ !2 "-2 !""% 2& #&- -% #&! !" %&# !""- !!- $#- -+ %%& $$ &%# !"") !$% ##) $# &&" !""2 !$+ "$2 !#) ### $+ %22 !""& !%# +-& 2" !-& +! &#) !""" !&! !-% !#& "&$ %$ #)& $### $&" $!$ !%! "%# -- )#+ $##! +#2 )"2 !%2 ### -% %2) $##$ ++" -## !&& ### )" "$+ $##+ %&# ### $!) $## 2) "!- $##-%预测& --# ### $&# ### !## ### . !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 离子膜烧碱 345控制系统的改造 井元和"张 健"苏建伟"李雪莲 %沈阳化工股份有限公司"辽宁 沈阳 !!##$)& 摘 要$介绍了横河公司的分布式控制系统45+###在离子膜烧碱生产过程中的应用! 阐述了系 统的工艺流程#硬件配置#软件配置和控制系统的主要功能! 关键词$离子膜烧碱’345’45+### !""#$%&’#" #( )*+ ,#"&-#..’"/ 010&23 #( ’#"’, 3234-%"2 ,%50&’, 0#6% !"#$ %&’()*+, -./#$ !0’(, 12 !0’()3+0, 4" 5&+)60’( 65789:;9< 478=>?;@ 4A(B C.D*E 5789:;9< !!##$)E 47>9;F 740&-%,&8 G78 ;HH@>?;.>A9 AI JAKA<;L; D>M.N>OP.>9< 45+### ?A9.NA@@>9< M:M.8= >9 >A9>? =8=ON;98 ?;PM.>? MAD; HNADP?.>A9 L;M >9.NADP?8D* G78 >9?@PD>9< HNA?8MME 7;NDL;N8 ;@@A?;.>A9E MAI.L;N8 ;@@A?;.>A9E ;9D =;>9 IP9?.>A9M AI ?A9.NA@@>9< M:M.8= L8N8 >@@PM.N;.8D* 921:#-608 >A9>? =8=ON;98 ?;PM.>? MAD;Q 345Q 45+### 中国氯碱 47>9; 47@AN1R@K;@> 第 &期 $##-年 & 月 SA*& RP<*E$##-!" 沈阳化工股份有限公司的离子膜烧碱装置是 !""#年从意大利迪诺拉公司引进的! 其配套的$%& 控制系统是德国西门子’()(*+, ,系统!到-../年 系统已经运行近!. 0!加之环境的影响!该系统已严 重老化!不堪重负!经常出现通讯不正常!死机等现 象!影响离子膜烧碱的正常生产!且备品备件很贵! 因此对原控制系统进行改造! 使用了横河公司的分 布式控制系统%&1..." ! 原控制系统的构成 原控制系统由德国西门子的’()(*+, ,组成! 它包括2&3-.操作站!4&-135控制站和工程师站" 2&3-.由-个操作通道组成!共有-个操作站#/台 监视器 #-个组态键盘和通讯有关的总线单元 %&-63" 由7./78$9 : 11%*;组成的2&3-.配有双通道的 %*<3-模件#信号模件和通讯模件$=%4’&!系统内 存有<8 ,!硬盘<-. ,!显示主内存为< ,!通道显示 内存为/ ," 控制站由-台4&-135组成! 每个控制站由主控 单元和扩展单元组成"主单元由双%*;组成!正常操 作一个为主! 一个为从! 当主%*;故障时! 从%*; 转为主%*;! 系统的基本内存为3<- >?! 扩展内存 为/ ," 整个系统控制容量如下" 控制系统模拟量’输入!/3.点(输出!-7点$控制 回路-6点&" 开关量’输入!-/.点(输出!<3.点" - 控制系统改造 根据系统的状况及生产的实际情况! 提出了以 下1个方案" $<& 只升级%*;部分! 即只对4&-135系统的 %*;部分进行升级!可升级到4&/77!该方案适用于 对系统的分期!有计划的节省资金的升级"因为可同 时兼容%&-63#*+2@A?;&-种总线!对于其他的硬件 的选择余地非常广泛" 但其无法保证其余部件不出 现问题"此改造只需一二天的停电改造时间!改造方 案约需资金3. 万元" $-&在保留原4&-135系统A : 2模件的前提下!对 其他系统部件进行升级 " 包括把4&-135升级为 *%&6系统!%&-63总线升级为*+2@A?;&总线系统! 2&3-.升级为现在工业*%的主流机型" 当然包括软 件的重现编制" 此改造约需-周的停电改造时间!约 需改造资金6. 万元" $1&对现有的系统进行全面的升级!可以有以下 几个方案" 0B 采用西门子设备! 即4&-C35升级为*%&6系 统!A : 2模件升级为(’-..,远程 A : 2子系统!%&-63 总线升级为*+2@A?;&总线系统!2&3-.升级为现在 工业*%的主流机型" 当然包括软件的重现编制" 此 改造约需-周的停电改造时间!约需改造资金<.. 万 元" DB采用横河公司的%&1...系统! 该系统是具有 冗余能力的$%&控制系统! 电源# %*;# 通讯总线 及A : 2模件之间都可相互冗余!且可与$2+EA=系统 进行通讯!使电解槽的槽电压信号只需<根通讯电缆 就可在中控室得到监控! 由于离子膜系统对控制指 标要求比较严格! 采用此方案能大大地提高整套控 制系统的稳定性#安全性和可靠性"采用横河控制系 统!约需改造资金<8. 万元" FB福克斯波罗A : 4控制系统!该系统采用开放型 标准!其硬件寿命长!软件可与;GHI JKL/兼容! 也可与EHGMNOJ =’系统兼容" 通信符合A(((7.-BC 和7.-B/标准" A : 4系统的A : 2组件都有独立的4 : $和 $ : 4转换电路!且全部为变压器耦合"约需改造资金 -.. 万元" C 控制系统改造的实施 经过多方论证!选用了第C种改造方案!即对现 有的系统进行全面的升级"经过竞标!选用了横河公 司的%&C...系统" %(=’;,%%&C...系统具有C级分层网络结构! 将过程实时数据# 运行操作监视数据信息同非实时 信息及共享资源信息分开!分别使用不同的网络"有 效地提高了通讯效率!降低了通讯负荷" 控制站@%;采用了/ %*;冗余容错技术的现场 控制站! 实现了在任何故障及随机错误产生的情况 下进行纠错与连续不间断地控制" %*; $型号为 4@&/.$%5/<-C : .8%$7-& 采用高速+A&%处理器 P+3/C-!<8 ,?误码校正存储器! 可进行8/位浮点 运算!具有强大的运算和处理功能"它包括连续控制 功能块$包括用于过程监视和控制的*A$控制器!自 整定*A$%&’%!输入指示!软手操!信号选择器等&# 顺序控制功能块$用于实现顺序安全连锁!工艺管理 顺序控制和在回路仪表级实现通用顺序功能的顺序 功能块! 顺序控制的表达形式是顺控表或逻辑图&# 计算块 $计算功能是连续控制功能和顺序控制功能 的补充"对模拟信号以及接点逻辑信号进行运算!也 可提供高速的趋势功能块&#仪表面板功能块$<个仪 表面板可以代表<个或多个功能块" 可提供模拟#顺 序和混合型的仪表面板块&#其他功能块$顺序执行! 第 7期 井元和!等’离子膜烧碱 $%&控制系统的改造 !" 中国氯碱 !""#年第 $期 可以用顺序功能图来表示!这种功能块用%&’语言! 符合()’%’*#+ ,-.*标准!%)/01语言也可用于顺 序控制"# 冗余容错技术是指在左右两侧’23模件内各有 !个独立的’23单元!4个’23单元同期运算!每侧将 !个独立的’23单元的运算结果进行一致性比较!如 果比较结果一致!则该侧控制器输出运算结果#这样 可有效地诊断出任何硬件故障或随机性运算错误! 阻止任何错误输出! 并保证不间断地输出正确的控 制运算结果# 主存储器采用高可靠性带误码校正功能的)’’ 存储器$5+6"!存储器带有后备电池!可保证7’%全 部失电后!数据保存至少8! 9不丢失%控制器电源卡 为:& :冗余配置%电源掉电恢复后!处理器模件可自 动恢复正常工作!而无需运行人员的干预!更换电池 不影响处理器模件的工作# 容错冗余配置的处理器模件采用双重化的双向 交叉耦合并行通讯接口结构!即控制单元与远程( , 0 的通讯接口为:& :冗余! 充分保证了数据传输的可 靠性# 通过远程( , 0总线’)%/ , )5 /;<"实现( , 0与控 制器处理功能分散!进一步提高了系统的可靠性# 可以根据不同的需要选择各个控制及连锁逻辑 控制回路的控制周期!扫描周期分为基本’: """ =<" 和高速’#" =<(:"" =<(!"" =<(#"" =<") >*?@A总线用于进行操作监视及信息交换的 双重化实时控制网络)其采用可靠性极高的BCD@E* 2F<DJ

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