TCS在制氧机(空分)系统的应用.doc

TCS在制氧机（空分）系统的应用

一、工艺简况

　　制氧简要生产工艺过程为：原料空气经压缩预冷，并在分子筛站除去水份和C02然后进入冷箱分成两股，一股经主换热器逆流冷却进入高压塔，另一股经膨胀降温进入低压塔。随后经高压塔、低压塔两级精馆，在低压塔顶部分离出气氮、液氮，在其底部分离出液氧。而在其中部则抽出氢馆份，再将氢馆份送往初级粗氧塔和后面的次级粗氢塔除去杂气，最后到纯氧塔除去杂气得到高纯净氧气。（流程结构见下图1）

图1：制氧工艺流程

　　其中各个系统又包括子系统，如空压系统包括空气过滤器、空气压缩机组、润滑系统、冷却系统、氮-水预冷器、分子筛纯化器等。
　　制氧机控制系统为我公司吸收与借鉴国际先进控制技术，采用国内外各方面现有资源，结合制氧及空分工艺情况，推出的一套高可靠的过程控制系统。

二、I/O概况：

　　系统中各控制点为：
　　AI：192　　　　　　AO：48
　　DI：140　　　　　　DO：72

　　点数可灵活增减，不影响系统工作。

三、系统控制结构

　　1．系统组成（图2）

　　2.控制功能

　　系统的控制功能由FCS完成。FCS主要完成产品加工区、存储区的数据采集和回路控制。控制回路主要为：空压机吸入空气的流量控制：空冷塔、水冷塔的液位控制：两分子筛的运行步骤及切换控制：冷箱内各精馆塔及管道的压力、流量、温度控制：存储罐内的液位及压力控制等。
　　为确保生产过程运行良好，在各回路问设有级联控制。由于氧气流量调节会影响到氢馆分、氧气压力、氧气温度的变化，联锁停车信号会使回路处于安全设定值状态，因此设计过程考虑到这些因素的存在，使之处于级联状态，保证了氧气流量的安全调节。
　　PID回路调节是由PID功能块和控制站功能块组成，它有三种工作方式：

　　（1）手动方式：操作员在画面上直接修改阀门开度的输出值，达到手动控制现场设备的目的。

　　（2）自动方式：操作员通过监控画面修改控制站功能块的设定值，由PID回路根据此设定值与测量值的偏差自动调节阀门的开度。

　　（3）级联方式：与自动方式基本相同，但控制站功能块的设定值是由内部程序修改，在监控画面上不能修改此设定值。
　　另外，FCS还完成主厂房内空压机等大型主体设备的启动、停止、运行的逻辑控制、回路控制及运行状态监视。

　　3．ALC专家系统

　　ALC是利用TCS系统方案组态好的数据库，驻留在SQL内。它可以控制现场42个主要控制回路，改变空分装置的运行负荷，即改变空气的吸入量和能耗，并自动地按照一定的算法改变后续工序的相应重要生产参数，实现氧气产量随需求量的变化而变化的自动调节。为降低生产成本提高效益作保证。

　　4、IOS

　　提供操作员人机界面，提供流程图画面和流程图组态的工具，负责IOS和ALC与FCS之间的数据传输、显示、存储和打印实时和历史趋势，进行报警和报表打印，并提供本控制系统和上级管理信息系统（MIS）的接口。
　　需要手动操作时，通过键盘或鼠标（或触摸屏）提供软手操。

　　5、通信方式

　　采用总线方式组网，各操作站之间以及与ALC工作站之间均为以太网联接，操作站与控制站、控制站内的控制器与各个前端智能单元也为以太网（工业级）联接。

四、结论

　　（1）系统实现采用TCS系统，软件和硬件均为国内外领先水平的流行产品，界面具有高可靠性和开放性。

　　（2）系统提供监控数据全面，画面设计合理，系统能灵活设置，满足了生产的实际需要，所提供的安全检测，为系统的安全作出了保证。

　　（3）系统的设计和软件的实现明确了!工艺系统和自控系统的工作界面，便于系统的工程实现，所有软件硬件均由TECHWAYSON TCS统一实现，避免了采用不同厂家的PLC、DCS和网络服务器的弊断。

　　（4）系统软件紧密结合制氧机工艺和空分原理，配备的ALC自动变负荷控制软件系统可使系统始终在最优控制下运行。大大降低了生产能耗，提高了经济效益，并保证空分系统在平稳、安全和高效下运行。

　　（5）系统由于可以方便地与厂级管理计算机信息系统（MIS）联网，对于冶炼等用户用气的合理调度具有重要意义。