cs3000应用

Centum-CS 控制系统在聚酯装置上的应用
2011-1-30 11:09:00 来源：作者：
摘要： 介绍了横河公司的 Centum-CS3000 控制系统在年产 20 万吨聚酯装置中的应用， 摘要： 并列举一些典型控制回路以探讨该控制系统的用法。 关键词： 关键词：组态；聚酯装置；Centum-CS3000 控制系统 1 前言
某 20 万吨/年聚酯装置于 2007 年七月下旬顺利开车投产，整套装置共有 80 余个控制 回路，90 余个测量回路，180 余个报警联锁回路，I/O 点数近 900 点。该生产装置的 自动控制系统采用日本横河的 Centum-CS3000 分散型控制系统，从组态工作至系统 投用，表现出良好的性能，既提高了组态工作的效率，又很好的完成了工艺流程控制 的要求。本文即对此控制系统在 PET 装置上应用的硬件配置及典型控制回路的组态 进行介绍。 2 系统构成
Centum 系统是日本横河公司于 1975 年推出的世界上第一套分散型控制系统，自 Centum 系统问世以来，就以其可靠性高、技术先进、功能强大、使用方便等特点而 深受世界各地用户的信赖。本装置应用的 CS3000 就是 CS 系列中最新的产品。 Centum-CS3000 是一个功能齐全的控制系统，综合了各种控制、管理、自动化以及实 时控制数据和其它信息数据； 其组态方便简单； 模块采用表面安装技术， 可带电插拔， 并且具有 1500VAC/分抗击性能，系统接地电阻 100 欧姆等多项高可靠性尖端技术， 使系统具有极高的抗干扰和耐环境等特点，非常适用于石油、化工行业的运行环境。 Centum-CS3000 控制系统在聚酯（PET）装置上应用的配置情况如图 1。

图 1 Centum-CS3000 控制系统在聚酯装置应用配置图 （1）FCS 控制站：用于过程 I/O 信号输入输出及处理，完成连续的模拟量控制、逻 辑/顺序控制及各种复杂运算等实时功能。为进一步保证工厂运行安全可靠，横河独 家采用了可靠性极高的 4CPU 的“Pair&Spare”、“Fail Safe”结构设计，实现完全的容错 冗余。 （2） HIS 工程师站： 采用中文版 Windows XP 作为操作系统的通用 PC 机， 安装组态、 测试软件包，可进行工程组态和系统维护、软件测试、 FCS 仿真。当装置投用后， 可以切换工程师站为操作员站来使用，实现对过程数据、设备状态和控制系统的在线 监视和操作。 （3）HIS 操作员站：硬件配置与工程师站相同，仅软件配置不同。 （4）通信网络：系统采用两层网络结构，上层网 /IP 是人机接口与过程控制站 通信的监视网络，采用遵循 IEEEE802.4 工业标准协议的冗余实时控制网，通讯速率 高达 1Gbps；下层网为 I/O 网，连接着控制器与 I/O 卡件，采用与监视网络相同的网 络。 3 装置典型控制回路组态
3.1 第一酯化反应器 12-R01 回流乙二醇（EG）摩尔比控制 第一酯化反应器中通过一定的摩尔比（EG/PTA）发生酯化反应，而为了减少新鲜 EG 的消耗量，通常采用加入乙二醇分离塔回收的 EG 以达到这个目的，加入的 EG 流量 与第一酯化反应器入口浆料流量成一定的比例加入，构成比值控制回路，其流程如图 2 所示。
图 2 浆料配置罐与第一酯化反应工艺管道及仪表流程图

CS3000 系统提供了比率功能块（RATIO），可通过它实现比值控制，组态构成如图 3 所示。
图 3 第一酯化反应回流乙二醇流量比值控制组态 组态中使用了变量输入监视功能块（PVI）、常规 PID 控制功能块（PID），实现基 本的模拟量监视及控制功能，这两个功能块也是使用较多的功能块。此外还用到了比 率功能块（RATIO）和计算功能块（CALCU）等。组态中 FF12002 计算实际的回流 比，YK12002 用于设定回流比。 SUM11023 用于 FI11023 累计量的计算，这里需要 说明的是在 CS3000 系统中，PVI、PID 等功能块具有累计功能，具体实现是通过在 组态中把“Totalizer”一项中时间一项设置为“Hour”， 而此处根据工艺要求， 只在 12-R01 进料时累积，回流状态时不累积，所以在组态时通过计算功能块实现了这项功能，具 体做法是在 CALCU 功能块中编程，当 12-R01 进料状态（即 XV12010.PV=1）时，其 结果（CPV）等于 FI11023 的累计量，而当 12-R01 进料状态（即 XV12010.PV=0） 时，使 FI11023 的累计值（SUM）等于 SUM11023 的结果（CPV）的值，SUM11023 编程如下： PROGRAM

IF （XV12010.PV>0） THEN CPV=FI11023.SUM END IF IF （XV12010.PV<1） THEN FI11023.SUM=CPV END IF END 3.2 第一酯化反应器 12-R01 液位与浆料泵 11-P01.1/2 转速串级控制 如图 2 流程所示，第一酯化反应器 12-R01 设置了两台液位变送器（LT-12009、 LT-12019），正常生产时可供液位控制选择之用。液位与浆料泵转速之和控制功能块 SIC11022 构成串级回路，SIC11022 的输入值 SF11022 为转速和，输出再分别与两台 浆料泵的各自速度控制功能块作串级设定，从而达到液位与转速的优化控制，组态构 成如图 4 所示
图 4 第一酯化反应器液位与浆料泵转速串级控制组态 组态中除 3.1 所述的常规 PID 控制功能块（PID）和计算功能块（CALCU）等，还使 用了选择功能块（SS-H），装置投运后，操作人员可通过修改其 SW 值进而选择用于 回路控制的液位变送器；此外还使用了串级控制信号分布功能块（FOUT），用以把 SIC11022 的输出信号分别给两台浆料泵各自转速控制作设定。装置投产后，实践证 明此复杂控制回路运行平稳可靠，实现了工艺操作的要求。 3.3 终缩聚反应器液位与熔体出料泵转速、时产量设定、日产量设定选择控制