DCS系统在硫酸制造中的应用

DCS系统在硫酸制造中的应用
作者：张绵慧薛向军唐澎开
来源：《科技视界》 2012年第21期
张绵慧薛向军唐澎开
（山东招金金银精炼有限公司山东招远265400）
０引言
招金贵和科技有限公司，主要金银氰化尾渣为原料生产制造硫酸为主。

该硫酸生产和余热
发电项目于2010年05月投入生产，自动化控制系统采用浙江中控JX-300XP DCS系统。

JX-
300XP系统是浙江中控在吸取国内外DCS先进技术，结合最新计算机技术、通讯技术、自动化
控制技术等先进理论而开发的全数字化控制系统。

在技术性能和功能等各项指标方面能与国外
著名系统竞争的DCS系统，它代表国产DCS系统的最高水平，因此也是民族工控产品的代表作。

WebField JX-300XP系统是目前国内应用最广泛的单一型号控制系统产品，在化工、石化、冶金、建材等多个流程工业。

该系统全智能化设计，实现了热冗余和故障自诊断功能。

对生产过
程实现计算机监控，具有可靠性高，适用性强等优点，是一套技术成熟、性能稳定、功能完善、经济实惠控制系统。

大大提高了硫酸生产效率，节省了大量劳动力，也为安全生产提供了有力
保障。

１硫酸生产及余热发电工艺
工艺流程图如图1所示。

２DCS体系结构设计
２.1 DCS系统结构
DCS系统结构参见图2。

２.2 管理监控层
该DCS控制系统上层共配置了5个操作站，按工段划分，硫酸生产工段三个操作站：一个
工程师站(兼操作员站)，两个操作员站。

其中把工程师站和一个操作员站配置硫酸生产总控室，另外一个操作员站配置焙烧工段控制室。

余热发电工段两个操作站:一个工程师站(兼操作员站)，一个操作员站，两个站都配置在发电控制室。

所有操作站监控软件均采用浙大中控实时监控软
件包AdvanTrol作为监控平台，且运行独立工程，其中一台退出不会影响其他计算机运行。

工
程师站上还安装了AdvanTrol组态软件包，用来对系统进行组态维护。

２.3 现场控制站
该DCS控制系统共配置了三个控制站:硫酸生产工段两个控制站，余热发电工段一个控制站。

每个控制站主控制卡、数据转发卡、供电单元及有重要控制回路I/O卡件都采用1:1冗余配置。

２.4 网络冗余
系统采用双高速冗余工业以太网SCnet Ⅱ作为其过程控制网络。

它直接连接系统控制站、
操作站、工程师站、通讯接口单元等。

JX-300X DCS系统SCnet Ⅱ网络采用双重化冗余结构。

其中任一条通讯线发生故障情况下，通讯网络仍保持正常数据传输。

系统内部采用SBUS冗余高速数据网络，是主控制卡、数据转发卡等卡件信息通道，主要功能是扩展I/O机笼单元和机柜。

２.5 I/O模块配置
硫酸生产工艺要求(以设计图纸为主)，我们对现场各个设备测点考察后，统计出了各个工
段测点数量，制酸系统和余热发电系统划分，如表1所示。

自动化工程设计原则，设计配置中充分考虑了测点余量。

测点设计配置，结合浙大中控
JX-300X DCS系统I/O模块特点，笔者给出该DCS系统I/O模块配置，如表2所示。

３系统控制功能设计
该DCS系统实现了各工段重要测点数据上位机实时采集和显示；实现了按工艺要求参数(高低限)进行实时报警功能，对现场几十台调节阀和三台变频器自动控制；实现了安全生产联锁控制，以及DCS系统与他厂家PLC、可编程控制器之间通讯。

３.1 净化工段增湿塔温度联锁控制
净化工段增湿塔T301气体出口有三个温度测点，位号分别为TE-301a，TE-301b，TE-301c，实现温度报警及三取二温度联锁控制。

即当温度指示TIA-301a，TIA-301b，TIA-301c中有两个温度为≥70℃时，去开电动阀门TV-301和停SO2风机。

控制原理图如图3所示。

３．２余热发电系统安全保护ETS联锁控制
该联锁控制是发电系统最重要，也是最复杂联锁控制，实现该联锁控制，余热发电系统才
能安全有序投入生产，否则后果不堪设想。

该联锁控制原理：首先，对工艺要求条件分别联锁，即对现场仪表采集数据工艺要求参数(高低限报警)进行设置，利用逻辑关系实现条件联锁。

然
后利用条件联锁实现报警首出联锁，即发现最先产生报警参数。

最后实现因报警而产生安全动
作联锁。

保证整个发电系统安全。

联锁图如图4所示。

３．３其他厂家PLC和模块通讯
浙大中控JX-300XP DCS系统通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现与PLC等数字设备
连接。

该项目DCS系统中，实现了与SO2风机房GE PLC和循环水工段泓格采集模块I7188XA和M7017通讯。

通讯方式为485总线，协议为MODBUS_RTU。

另外还配置了两台UPS电源:SANTAK 10KVA，15KVA不间断电源。

DCS系统所有用电都UPS
电源供给，市电停电时，UPS电源仍然能够提供1小时以上供电，保障DCS系统操作、监控顺
利进行。

４WEB发布功能
考虑到投资成本，在WEB发布方面，未采用浙江中控的，而是采用的北京亚控的通用组态
软件KingView6.53（含WEB发布功能），通过工业标准通讯协议OPC，与JX-300XP DCS进行通讯，然后通过KingView6.53 WEB发布到企业网，企业管理层或相关部门有关人员可以在局域网内，实时监控到现场设备运行情况；实时了解现场重要测点测量值。

将北京亚控组态软件与浙
江中控的DCS系统结合起来，可以说是不多见的，经过长期运行测试，运行结果稳定可靠。

５结束语
该硫酸生产和余热发电DCS自动化系统从2010年05月投入生产以来，运行情况良好，达
到了预期目标，充分发挥了DCS控制系统运行可靠，检测灵活，维护方便优点。

系统操作简便、开放性强、性能价格比高。

DCS系统应用大大提高了生产效率，节省了人力，降低了硫酸制造
成本，并改善硫酸质量。

实践表明DCS工业生产中是大有作为。

加入了一些传统硫酸生产工艺没有安全联锁控制是项目创新点。

不仅实现与泓格控制模块7188XA通讯是对浙大中控DCS应用突破；而且实现了其他厂家的组态软件与浙江中控DCS系统
的通讯功能。

对硫酸生产和余热发电项目自动控制系统成功应用促进了硫酸生产行业向成本科技、效益管理转变，同时，本系统应用为恶劣环境条件下生产过程自动控制提供了一个良好实例。

［责任编辑：周娜］。