自动控制系统的具体实施

第40卷第20期2012年10月广州化工

Guangzhou Chemical Industry Vol.40No.20October.2012

自动控制系统的具体实施

潘晓桃1，孔德虎

2

（1江苏辉丰农化股份有限公司，江苏

盐城224145；2博世汽车部件南京有限公司，江苏南京210038）

摘

要：在竞争日益激烈的化工行业中，实现自动控制系统有利于稳定操作，确保安全稳定生产，保证了产品质量和收率

的稳定性，降低了能源消耗和用工成本，是企业提高综合竞争力的重要途径，但是由于自控系统还基本处于初步使用阶段，很少有具体实施过程方面的介绍，以致部分DCS 系统没有真正发挥其应有的作用，本文就自控系统的具体实施过程作了详细的描述。

关键词：DCS ；联锁控制；控制方案；报警设置中图分类号：TP27

文献标识码：A

文章编号：1001－9677（2012）20－0125－03

作者简介：潘晓桃（1980－），男，大学本科，助理工程师，主要从事农药生产技术管理。

孔德虎（1981－），男，硕士研究生，从事火花塞生产工艺研究。

Implementation of Distributed Control System

PAN Xiao －tao 1，KONG De －hu 2

（1Jiangsu Huifeng Agrochemical Co.，Ltd.，Jiangsu Yancheng 224145；

2Bosch Automotive Products （Nanjing ）Co.，Ltd.，Jiangsu Nanjing 210038，China ）

Abstract ：In the increasingly competition field of chemical industry ，the implementation of distributed control system （DCS ）was good for stable and safe production ，which ensured the stability of the quality and yield ，and reduced the en-ergy consumption and labor cost．It was an important way to improve the comprehensive competitiveness ，but it was in the primary stage and there was little information about implementation ，so the DCS was not fully used ，therefore ，in this pas-sage ，and the steps were described in detail.

Key words ：DCS ；interlock control ；control scheme ；alarm settings

随着工业生产过程自动化程度的提高和计算机应用的普及，越来越多的现场信号经引入计算机进行集中显示、集中控制和处理，DCS 控制系统由于具有先进的控制运算和过程管理功能，并能实现生产工艺参数实时采集统计、优化报警、报表打印等功能，已被广泛应用，特别是在石油、化工行业，在降低能源和原材料消耗，提高产品质量，确保安全生产，减轻人员劳动强度，改善和加强企业管理等方面都产生了明显的经济

效益和社会效益［1］

。将来化工企业要想在行业中脱颖而出，必须很好地运用自控系统，自动控制是化工企业发展的必经之路。

1

DCS 控制系统介绍

1.1

DCS 系统概念

DCS 是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System ），在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中

式控制系统而言的一种新型计算机控制系统［2］

。它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，综合了计算机，通信、显示和控制等4C 技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

1.2自动控制的实现

自动控制就是指现场的检测仪表将检测的电信号通过复杂

的数据处理后，将结果反馈给DCS 系统，系统根据设定逻辑计算关系，通过计算机输出设定的指令控制现场自动设备进行一系列的操作，例如控制气动球阀的开关、调节阀的开启度、电机的启停以及音箱报警等等一系列的动作。

2

自动控室的实施

2.1

自控方案

（1）自控方案是我们实现自动控制最基础的一步，先进的

控制方案才能保证DCS 系统的投用率［3］

。编写自控方案的人员要熟悉工艺流程、掌握控制要点，还要具有实际操作经验，这样才能编制出合理的自动控制方案，自控系统才能顺利实施；

（2）根据自动控制方案的目的和实际作用，大致可以分为报警、安全联锁、工艺联锁、顺控。报警通常是设备的超温超压报警，提示操作人员关注安全隐患，手动消除隐患；安全联锁包括工艺过程设置的超温超压自动停止滴加、自动关闭蒸汽阀门或者启动应急程序，以及高低液位停泵的联锁等等；工艺联锁和顺控都是为了减少现场劳动量，确保稳定安全生产，主要有以下几种控制方案：

阀阀互锁：主要是为了防止转料过程中发生串料；

批量进料：批量进料的控制方式较多，有流量计计量、液位计计量、称重模块计量的，控制进料的方式有切断阀控制、调节阀控制或者是进料泵控制的，大体思路就是：设定一定的

126广州化工2012年10月

值，当我们的检测仪表达到设定的值后，自动停止进料泵阀；

自动滴加：在保温前提下，控制滴加速度，同时设定超温、超压自动停止滴加并报警的联锁。

自动升温：自动升温可以用蒸汽调节阀的PID跟踪，也可以用蒸汽调节阀跟踪压力，设定温度区间，通过蒸汽调节阀自动控制蒸汽压力，达到平稳升温的目的；

自动保温：自动保温过程是自控系统中较难实现的过程，因为升温降温过程中温度会有滞后的反应，温度计不会立即反映出来，尤其是对于反应热效应比较大的反应过程。首先要了解保温过程中是放热反应还是吸热反应，来确定保温过程是用循环水还是蒸汽或者是热水来控制，如果反应热效应不明显，一般是用蒸汽缓慢升温来控温。不管是用蒸汽还是用循环水来控温，要结合现场实际操作经验，根据放热和吸热的量，设置调节阀开启度以及开启时间；

自动降温：自动降温如果没有严格的要求，可直接开启循环水进回水阀门；如果有较高的要求，可以设定区间条件，控制调节阀开启度达到稳定降温目的，也可以通过PID的跟踪降至需要的温度；

（3）顺控是自动化程度较高的控制，就是将工艺过程全部联锁编入程序，以达到一键控制的效果，但是为了确保安全，特别要注意自动操作的确认，尤其是自控系统试用初期，防止由于现场没有准备好而进入下一步的操作引起质量或安全事故，例如保温结束、滴加结束、转料等等操作需要有确认按钮，以确保现场需要一些准备的工作已经做好，保证生产的有序进行；

（4）所有自控过程都必须有联锁投入和切除按钮，以便于突发情况下切换至手动操作；

（5）自控过程中设置的数据要根据现场实际操作调整，最初的参数摸索应由车间技术员现场跟踪，确定参数值，经过一段时间的稳定操作后，再由电仪工程师将确定的参数编入程序，以防操作员随意修改；

（6）为了确保安全，还要编制仪表检测点的报警一览表，并针对高危岗位的工艺特性设置一键停车按钮，以应对突发事件；

2.2界面示意图及仪表阀门一览表

作为技术竞争行业，我们不能将包含大量信息的工艺流程图提供自控系统供应商，需要适当经过处理，保留必要的设备、自动检测点和控制点，满足DCS界面制作需要即可；

2.2.1测点清单汇总

测点清单是电仪工程师确定系统配置的依据，所以我们要将所有界面控制点及位号信息统计汇总到EXCEL表中，注意EXCEL表的完整性，要有序号、设备位号、功能注释以及相应的控制点，以便分类统计仪表、阀门，统计测点数量，确定自控系统的配置，也有利于进一步确定仪表阀门的位号和型号；2.2.2仪表阀门一览表

（1）确定仪表阀门的编号规律，有利于迅速编号和记忆。一般情况下，仪表阀门的位号含有对应设备的编号，例如：反应釜位号R208，对应调节阀的位号设定为TV208x，公用工程阀门如果是蒸汽调节阀可以统一设定为TV2081，蒸汽冷凝水回水切断阀可以设定为HV2081，循环水或者盐水调节阀设定为TV2082，回水阀门设定为HV2082，如果是滴加调节阀可以设定为TV2083，这样我们看到阀门位号就会很快的根据位号确定这个阀门在反应釜上的作用和安装的位置，确定了编号规律后，我们就可以很快地编制出仪表阀门位号。

（2）仪表阀门一览表的信息不仅仅是它们的位号，还包括它们的具体参数信息，所以我们要先列出它们的工况，才能确定它们的型号。工况信息包括工作温度、工作压力、使用介质的流量、密度、凝固点、腐蚀性等等，以便确定仪表阀门的型号、材质、量程、作用方式等等。

（3）界面示意图制作时要加入适当的文字说明，以便于操作人员将现场和界面联系起来，保证与现场人员的顺畅沟通，每个操作界面上都要有快捷页面切换按钮和公用工程的信息显示，以便操作员能够很快地切换操作页面并掌握公用工程的状况。

（4）界面示意图布置要合理、要有规律性。

3实施过程中的几个注意事项

（1）申报系统计划时要提出余量要求，提出配备应急电源、操作电脑；申报仪表阀门计划时要着重提出所有的接口要求以及仪表阀门上需要有位号标记，以便准确安装；

（2）申报系统采购计划时同时申报DCS安装辅材，包括电线电缆、桥架、镀锌管、镀锌接头、丝扣球阀、挠性管、生料带、不锈钢导压管、气源软管等等；

（3）DCS室内的准备工作包括静电地板、支脚、空调、温度湿度计及消防应急器材等等；

（4）仪表气源需要配置缓冲罐，以确保停气后的应急处理操作；

（5）系统到货时，供需双方电仪工程师都在场，方可拆箱，对照装箱单验收入库，并做好书面确认手续，收集好技术资料和质量文件［4］；

（6）系统在运输过程中要轻提轻放，防止损坏；

（7）控制柜和操作台就位时要考虑安全通道和维修通道，不能紧挨着墙布置；

（8）操作台布置时，要防止电脑显示屏正对门窗，影响视觉效果；

（9）仪表阀门安装时要对照安装规范和要求执行，以保证它们的使用寿命和测量的准确性；

（10）现场布线要按楼层或者按照将不同的规格的线用尼龙扎带扎好，并做好标记；

（11）相应工艺管线安装结束时，要进行有效的吹扫，以除去管道中的杂质，以防影响仪表阀门的使用；

（12）系统安装完毕，要检查系统接地、屏蔽接地、保护接地的有效性，确保系统安全可靠运行［5］；

（13）仪表阀门安装结束时，一定要做好对点调试，确保现场与DCS的统一性，包括数值、量程、正反相作用等等，同时要做好对点调试记录，确保检查出来的问题全部整改到位；

（14）DCS联锁控制程序在调试期间，必须要求车间工艺员和电仪工程师同时在场，仪表工和操作员在现场配合调试，并要求做好记录，将调试过程中发现的问题记录下来，并且由车间工艺员跟踪解决情况；

（15）形成日常的仪表阀门维护与检修管理制度，确保准确反映现场的实际情况，防止由于仪表故障带来损失。

4操作人员培训

人员素质是DCS完美实现的重要因素之一。先进的自动控制系统，对操作员也有严格的要求，首先要熟悉工艺，熟悉现场，具有丰富的现场操作经验，同时还要具备电脑操作的基础知识，因此我们要组织操作员培训、考核，并采取竞争上岗方式。

（下转第143页）