精馏塔物料平衡控制DCS系统设计

第五章精馏塔物料平衡控制DCS系统设计

5.1 DCS系统硬件设计

JX-300X DCS系统的硬件配置包括：①通信系统：通信系统是选择DCS系统的关键环节之一。随着计算机网络通信技术的发展和市场的需求，大多数DCS系统都以开放系统为标准来设计其通信系统。②人-机接口：人-机接口是DCS系统的操作站部分。③接口单元：这里的接口单元是指DCS系统与本系统之外产品的接口单元。主要有DCS系统与上位计算机的接口，与气相工业色谱的接口及与可编程控制器的接口。

高可靠性是过程控制系统的第一要求。冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。控制系统从结构上充分地采用了冗余技术。本系统对于主控卡XP243X、数据转发卡XP233、重要I/O点对应的I/O卡件、网络通讯等都设计了1:1冗余，采用冗余结构不仅能避免控制系统的局部故障扩大事故，保证机组安全稳定运行，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。本系统的卡件备用硬件实时监听工作硬件信息，内部数据实时与工作硬件保持一致，一旦工作硬件出现故障，备用硬件即可随时参与工作，不存在切换问题，也就避免了切换时对系统造成的扰动。本系统配置如图4.1所示。系统安装完成后可使用ping指令进行调试，使其设备间彼此都实现通讯。

脱丁烷塔测点不是很多，经过整理得到实际测点15个，其中AI点6个，AO 点7个,DI点1个，DO点1个，据此得出系统硬件配置，如表5.1所示。

表5.1 系统硬件配置

5.2 DCS系统的组态设计

5.2.1 I/O组态

确定了系统的硬件配置，这样可以开始进行主机设置。

该系统测点较少，需要一个控制站，一个操作站、工程师站，分别命名为OS130、ES130。

图5.1 主机设置

主机设置完成以后，可以进行控制站的I/O 组态，I/O 组态主要包括下面的一些内容：

1. 数据转发卡设置

2. I/O 卡件设置

3. 信号点设置

数据转发卡组态是对某一控制站内部的数据转发卡在SBUS-S2 网络上的地址以及卡件的冗余情况等参数进行组态。

根据本例的项目配置，可知，控制站中只有一对冗余的数据转发卡，即数据转发卡要和主控制卡放在同一个I/O 机笼，对于放置了主控制卡的机笼，必须将该机笼的数据转发卡的地址设置成00 和01。所以在地址栏中，需要填写的地址为“00”。型号为SP233 。

本例中系统采用的数据转发卡为冗余配置，这样与地址为“00”的数据转发卡冗余的那块卡件就不必重新设置了，系统会根据冗余规则自动识别该机笼的另一块

数据转发卡的地址“01”。

接下来为I/O 卡件设计，根据表5.1硬件配置，设计机笼装置表，见表5.2：

表5.2 机笼装置表

图5.3 I/O 卡件组态

如将当前选定的I/O 卡件设为冗余单元，设为冗余单元的I/O 卡件不再进行下一步的信号点组态。地址定义当前I/O 卡件在SBUS 网上的地址，地址值 00～09。

1

2

3

4

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15

冗余 冗余 冗余 冗余 冗余 冗余 S P 2 4 3 X

S P 2 4 3 X

S P 2 3 3

S P 2 3 3

S P 3 1 3

S P 3 1 3

S P 3 1 3

S P 3 1 3

S P 3 2 2

S P 3 2 2

S P 3 2 2

S P 3 2 2

S P 3 6 3

S P 3 6 2

S P 0 0 0

S P 0 0 0

S P 0 0 0

S P 0 0 0

S P 0 0 0

S P 0 0 0

I/O卡件的组态地址应与它在机笼中的槽位编号相匹配，并且地址编号不可重复。类型单击类型框右部的下拉式按钮选中当前组态I/O卡件的类型。JX-300XP DCS提供多种I/O卡件以供用户选择。

I/O输入对话框的I/O卡件表中列出了挂接在当前数据转发卡下已组态的I/O卡件的各项设置，可在其中选定某一I/O卡件进行I/O点的组态。各个信号点的参数属性、趋势、报警等信息都可以再I/O点组态对话框中进行设置。电流信号输入卡的各点信息如图5.4所示：

图 5.4信号点组态

I/O类型项选定当前信号点信号的输入/输出类型，类型包括：模拟信号输入（AI）、模拟信号输出（AO）、开关信号输入（DI）、开关信号输入（DO）、脉冲信号输入（PI）五种类型。地址项定义指定信号点在当前I/O卡件上的编号。信号点的编号应与信号接入I/O卡件的接口编号匹配，不可重复使用。不同的I/O卡件可接的信号点数不同，因此它们的地址数也不同。

信号点参数设置组态依据信号点输入/输出（I/O）类型的不同，可分为模拟量输入信号点组态、模拟量输出信号点组态、开关量输入信号点组态、开关量输出信号点组态、脉冲量输入信号点组态五个不同的组态对话框。组态软件将根据用户的设

定，自动决定进入哪个对话框进行组态。

对模拟输入信号，控制站根据信号特征及用户设定的要求做一定的输入处理，系统依据组态的设定要求，逐次进行温压补偿、滤波、开方、报警、累积等处理。经过输入处理的信号已经转化为一个无单位的百分型信号量，即无因次信号。在位号项填入当前信号点在系统中的位号。每个信号点在系统中的位号应是唯一的。

操作站的软件都是通过位号来引用信号点。

当信号需加报警时，选中报警项，打开其后的上上限/下下限、上限/下限、报警死区和报警等级六项。在上上限/下下限、上限/下限各项中填入适当报警限值，各项数值当然应有上上限＞上限＞下限＞下下限，且在信号量程内。在报警死区项中填入死区的大小，在报警等级项中填入该信号的报警优先级。在报警处理中加入报警死区是因为如果信号在小范围内会频繁波动，那么当信号接近报警限时，系统将出现频繁的报警而给操作带来不必要的麻烦，为避免此类情况的发生，需在报警处理中加入报警死区处理，死区的大小取决于信号频繁波动范围的大小。

模拟量输出信号输出的是一个控制阀位（即阀门开度）的百分量信号。输出信号制为II型或III型。控制阀的特性为气开阀或气闭阀。