氨化造粒复合肥DCS方案样本.doc

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氨化造粒生产装置DCS控制系统

技
术
方
案

南通奥拓自控设备有限公司
二0一0年八月
氨化造粒复合肥生产装置DCS控制系统
一、 系统特点:
随着计算机技术的迅猛发展, PLC的功能和结构得到了迅速提升, 不在仅仅是逻辑控制这一单纯的功能, 应用的范围发展到了连续和分散过程控制。基于PLC、 工业以态网、 计算机和组态软件组成的中小型DCS系统, 以低成本、 高性能、 多功能、 低维护等特点在中低应用场合逐步取代了高造价、 高维护的纯DCS控制系统。
西门子公司作为专业的自动化公司, 旗下的S7-300/400系列PLC融合了大部分DCS的功能既具备了传统DCS的复杂的数据处理和回路调节功能, 加上WINCC组态软件构成的基于PLC的DCS控制系统深受国内自动化成套公司和用户的青睐。
本方案正是基于以上原因首选用西门子S7-300 PLC加上WINCC构成高可靠、 低成本的DCS控制系统。
二、 系统构成:
系统采用分布式结构, 在开放式的冗余通讯网络上分布了多台现场控制站, 每台现场控制站都将根据工艺设备的要求和所处的工艺位置进行灵活配置, 现场控制站经过智能型过程I/O硬件、 连接端子及必要的信号处理, 完成连续的、 离散的、 顺序的控制及数据采集功能。
本系统由上位计算机监控系统、 DCS主站、 现场控制站、 数据通讯网络构成。
2.1计算机监控系统:
　　　　计算机监控系统设置在中控室内, 由工程师站和操作员站组成。工程师站主要完成软件的编制、 程序下载、 系统组态、 系统维护、 授权管理的工作。操作员站主要完成由操作员对生产设备的监视和控制。
1. 操作员站
•操作员站的任务是在标准画面和用户组态画面上, 汇集和显示有关的运行信息, 供运行人员据此对机组的运行工况进行监视和控制。
•每台操作员站的使用各有分工, 但任何显示和控制功能均能在任一操作员站上完成。
•LCD规格: 19², 象素为1280×1024, 配操作键盘、 鼠标或轨迹球。
•CPU: 32位 主频≥3.0GHz, 硬盘≥80G, 内存≥1G
•调用任一画面的击键次数, 不多于三次。
•具有趋势曲线记录功能,
•具有生产报告、 事件报告、 报警报告等功能,
•操作站与现场控制站的通讯速率>10Mbit/sec,
•流程图状态更新、 画面切换或刷新时间小于1.5秒( 包括动态和静态数据) ,
•供电电源: 220V AC±15%, 50Hz。
2. 工程师工作站
•提供一套工程师工作站, 用于程序开发、 系统诊断、 控制系统组态、 数据库和画面的编辑及修改。工程师工作站还安装有的其它有关外部设备。
•工程师工作站能调出任一已定义的系统显示画面, 在工程师站上生成的任何画面和趋势图等, 均能经过通讯总线加载到操作员站。
•工程师站能经过通讯总线, 既可调出系统内任一处理单元( DPU或CPU) 的系统组态信息和有关数据, 还可将组态数据从工程师站上下载到各分散处理单元和操作员站。另外, 当新的组态数据被确认后, 系统应能自动地刷新其内存。
•工程师站包括站用处理器、 图形处理器及能容纳系统内所有数据库、 各种显示和组态程序所需的主存储器和外围设备。还提供系统趋势显示所需的历史趋势缓冲器。
2.2DCS主站:
DCS主站安放在主控室内, 主站由西门子S7-315-2DP(可根据实际情况配置多块), 高速以态网模块、 电源、 I/O组件等构成, 将主要用于和计算机监控系统的数据交换、 执行程序、 统一协调各现场站的数据采集、 指令执行、 通讯等任务。
2.3现场控制站:
现场控制站主要完成现场模拟量和开关量信号的采集、 工艺设备的顺序开、 停、 工艺参数的调整以及参数控制回路的自动调节。本系统采用S7-300系列CPU及数字量输入输出模块、 模拟量输入输出模块、 远程I/O模块、 以态网通讯等模块构成。
2.4通讯网络:
中控室的监控系统和现场控制站之间采用工业以态网进行通讯, 现场站与现场站之间采用PROFIBUS网络进行通讯。
2.5I/O模件:
2.5.1数字量输入模件( DI) :
•无源输入: 由DCS系统内部提供电源( 24V.DC)
2.5.2数字量输出模件( DO) : 输出信号均经过安装在机柜内的中间继电器提供, 发出的DO信号均为持续信号, 输出继电器接点均为常开无源接点, 输出接点容量不小于220V.AC 5A。
2.5.3模拟量输入模件( AI) :
• 4～20mA DC系统可提供4～20mA二线制变送器的直流24V电源; 系统还可提供4～20mA三线制仪表的直流24V电源。
•对于4～20mA DC输入信号, 最大输入阻抗为500Ω, 可直接接受三线制的热电阻( Pt100) 输入。
•能直接接受热电偶信号, 热电偶在整个工作段的线性化在过程站内完成而不需要经过数据通讯总线。
2.5.4模拟量输出模件( AO) :
•模件可输出4～20mA DC信号, 具有驱动回路阻抗大于600Ω的负载能力。
三、 主要功能:
1 各电机根据工艺要求实行连锁控制;
2 各工艺段的参数( 具体数量由工艺提出) 都进入中控系统, 实行在线监测和自动控制;
3各工艺参数运行值的模拟信号都能按工艺要求分别建立设定值、 报警值及安全值, 使得工艺参数严格按照预先输入的设定值自动运行。当因特殊情况达到预设的报警值时系统发出声、 光报警信号及时提醒操作人员进行处理, 能有效提高产品的合格率。当工艺参数的运行值超过安全值时系统发出故障停机信号能有效避免质量、 安全事故的发生, 操作人员能方便修改工艺参数;
4 根据工艺要求进行原料配料控制, 使用时只需设定台时产量和各种原料的配方, 系统可自动调整参与配料的各台配料秤的设定产量, 并依据设定产量调整配料秤的瞬时流量, 使原料的配比符合配方要求。在实际生产时可生成配方记录以及生产报表和运行曲线供日后查看和统计;
5 各电机根据运行状态不同, 能够实时的在计算机屏幕上, 按颜色分别显示运行、 停止、 故障等状态, 各台设备的运行状况一目了然;
6操作员及工程师设计不同密码来限制各自的权限。工程师能修改控制模式和关键的工艺参数, 操作员只能修改表面的, 被授权修改的运行参数, 能避免因人为误操作所产生的后果;
7重要的模拟量都有趋势图及趋势分析, 能作出预警处理查阅和储存历史数据且具有掉电保护功能。经过对历史趋势图的分析能够协助管理部门对生产过程进行全程管理, 而且能对以后进行生产技术和生产工艺改进提供数据支持。
8可连接投影仪将监控系统流程放大显示。
四、 联锁控制功能:

1. 本系统包括1-7#配料秤, 秤与秤间比例控制, 各秤变频调节, 系统带缺料、 过料报警及自动修正功能;
2. 1-7#配料秤与稀硫酸流量信号比例控制, 稀酸泵变频调节, 系统设计相应操作界面;
3. 1-7#配料秤与尿液流量信号比例控制, 尿液泵变频调节, 系统设计相应操作界面;
4. 尿素秤与加水流量计自成系统, 比例控制, 系统设计相应操作界面;
5. 成品秤( 未配) 暂时设计恒速流量显示, 保留成品与包膜油泵油量及扑粉螺旋变频转速的比例控制接口
6. 显示1#、 2#烘干机进出口的温度值接口。
7. 系统画面要求设计本装置工艺流程图, 便于操作。

五、 检测控制参数表(暂定)
序号
名称
参数类型
备注
01
氯化铵皮带秤
检测、 控制

02
磷铵皮带秤
检测、 控制

03
氯化钾皮带秤
检测、 控制

04
尿素皮带秤
检测、 控制

05
棒粉皮带秤
检测、 控制

06
混酸流量
检测、 控制

07
硫酸流量
检测、 控制

08
磷铵溶液流量
检测、 控制

09
槽式反应器A温度
检测

10
槽式反应器B温度
检测

11
磷铵溶解槽A温度
检测

12
磷铵溶解槽B温度
检测

13
洗涤液流量
检测、 控制

14
造粒机气氨压力
检测

15
造粒机气氨流量
检测、 控制

16
热风炉A温度
检测

17
烘干机A进口温度
检测

18
烘干机A出口温度
检测

19
烘干机A出口压力
检测

20
热风炉B温度
检测

21
烘干机B进口温度
检测

22
烘干机B出口温度
检测

23
烘干机B出口压力
检测

24
包膜槽温度
检测

25
稀酸槽硫酸流量
检测、 控制

26
稀酸槽水流量
检测、 控制

27
洗涤液循环泵A压力
检测

28
洗涤液循环泵B压力
检测

六、 DCS运行界面(节选)