周文杰（福建三鋼（集團）有限公司，福建三明，365000）

?

HOLLiAS-MACS在32000m3/h制氧氧壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

周文杰
（福建三鋼（集團）有限公司，福建三明，365000）

摘要：介紹了HOLLiAS-MACS DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和特點，重點闡述該系統(tǒng)在氧壓中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：DCS；氧氣透平壓縮機；SFC；PID

0 引言

福建省三鋼（集團）32000m3/h制氧空分裝置由杭州制氧機集團提供，離心式氧氣透平壓縮機采用雙缸，8級壓縮，低壓壓縮和高壓壓縮均為4級、排氣量為16000 m3/h（0℃，101.3kPa），軸功率為3200 KW。自動控制系統(tǒng)選用國產(chǎn)先進的HOLLiAS-MACS DCS.軟件版本為V5.2.4.

1 HOLLiAS-MACS DCS

1.1 概述

HOLLiAS MACS DCS是以以太網(wǎng)和基于目前最為流行的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)為通信網(wǎng)絡(luò)，由工程師站、操作站、現(xiàn)場控制站、通訊控制站、數(shù)據(jù)服務(wù)器組成的綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層次的開放的數(shù)據(jù)接口，強大的處理功能，能夠方便的組態(tài)復(fù)雜控制方案，并能滿足用戶自主開發(fā)專用高級算法，系統(tǒng)可靠性高，維護方便，同時支持多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足未來不斷擴充的需要。

1.2 系統(tǒng)配置和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

由圖1可見，該控制系統(tǒng)包括7臺操作員站、其中2臺兼服務(wù)器站、1臺兼工程師站、4個現(xiàn)場控制站。網(wǎng)絡(luò)包括監(jiān)控網(wǎng)、系統(tǒng)網(wǎng)和控制網(wǎng)，前兩者采用冗余的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，后者采用PROFIBUS-DP總線技術(shù)。監(jiān)控網(wǎng)實現(xiàn)工程師站、操作員站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站和服務(wù)器的連接，控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與過程I/O單元的通訊。近年來隨著管理的加強，管理網(wǎng)也應(yīng)用起來，通過ODBC網(wǎng)關(guān)和OPC服務(wù)器把重要數(shù)據(jù)傳給上層管理者，以便根據(jù)數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確的決策。像ERP系統(tǒng)，我公司的MES系統(tǒng)就是這種應(yīng)用的體現(xiàn)，也是未來的趨勢.

2 HOLLiAS-MACS DCS在氧壓系統(tǒng)中的應(yīng)用.

氧壓系統(tǒng)中的重點體現(xiàn)在保護和控制方面，包括啟動和停車連鎖、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動啟?？刂葡到y(tǒng)

2.1 氧壓機“起動”及“停車”聯(lián)鎖

圖1 DCS系統(tǒng)狀態(tài)圖

起動條件不具備時，氧壓機不能起動；出現(xiàn)重故障時氧壓機自動停車；出現(xiàn)氧壓機機殼溫度異常上升時，氧壓機自動停車并緊急噴入氮氣。該聯(lián)鎖從邏輯關(guān)系來看比較簡單，但是滿足聯(lián)鎖的條件很多。選用FBD（功能塊）進行編程，通俗易懂。在系統(tǒng)運行一段時間后，我們又進行了優(yōu)化，把聯(lián)鎖條件和邏輯關(guān)系以流程圖的形式直接畫在操作界面上，滿足條件的測點后面線條的顏色發(fā)生變化，同時設(shè)置手動輸入和強制按鈕，比如某一測點的檢測元件故障，但通過現(xiàn)場儀表可以確定該點正常，那么可以手動輸入一個正常值，再選擇強制，就滿足聯(lián)鎖要求了。這種方法便于日常維護，就是不懂DCS的人也能方便的判斷故障。

2.2 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)及遙控操作（見圖2）

圖2 氧壓機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及連接圖

2.2.1 吸入壓力及排出壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

本系統(tǒng)為保證氧壓機吸入壓力和排出壓力恒定而設(shè)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)回路見圖2，吸入壓力經(jīng)壓力變送器PT3302送到現(xiàn)場控制站，PIC3302調(diào)節(jié)器輸出來控制氧壓機入口導(dǎo)葉的開度，從而改變氧壓機的流量，以保持吸入壓力恒定；若由于供給氧壓機的氣量不足，以致于入口導(dǎo)葉關(guān)小到極限值，吸入壓力仍然低于規(guī)定值時，則由現(xiàn)場控制站的PY3304自動地打開高壓旁通閥V3303，靠回流量來維持吸入壓力恒定。排氣壓力經(jīng)壓力變送器PT3309送到現(xiàn)場控制站，通過PC3310調(diào)節(jié)器輸出控制高壓放空閥V3304，確保排氣壓力不超過規(guī)定值，并且不影響其他調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.2.2 吸入氮氣壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

本系統(tǒng)為保證氧壓機在作氮氣壓縮運轉(zhuǎn)時的吸入壓力恒定而設(shè)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)回路見圖2，吸入氮氣壓力經(jīng)壓力變送器PT3313送到現(xiàn)場控制站，PIC3313調(diào)節(jié)器的輸出用來控制氣動薄膜調(diào)節(jié)閥V3317，靠改變補充氮氣量來維持吸入氮氣壓力恒定。

2.2.3 軸封差壓及壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為保證氧壓機的可靠軸封，有效地防止氧氣或油泄漏出來，空氣或密封用氮氣滲入機內(nèi)而設(shè)。軸承室的密封氣壓力由二級自力式減壓閥來保持密封壓力恒定。混合氣體與吸入氧氣之間的差壓調(diào)節(jié)、軸封氮氣與混合氣體之間的差壓調(diào)節(jié)和軸封氧氣與混合氣體之間的差壓調(diào)節(jié)均由對應(yīng)的差壓變送器和氣動薄膜調(diào)節(jié)閥組成。編程選用系統(tǒng)自帶HSPID模塊，該模塊提供最通用的PID控制功能，它在過程值與設(shè)定值偏差的基礎(chǔ)上執(zhí)行比例-積分-微分控制。

2.3 自動啟?？刂葡到y(tǒng)

當(dāng)氧壓機全部啟動條件滿足時，中控室操作站上表示起動準(zhǔn)備完了的“允許起動“信號顯示。在操作站上借助鼠標(biāo)將軟開關(guān)由“準(zhǔn)備”切到“起動”，此時將自動進行下述動作（閥門位置見圖2）

△表示氧壓機即將起動的操作警鈴響10秒鐘之后，啟動聯(lián)鎖解除，氧壓機自動起動。

△氧壓機啟動30秒后，軸振動聯(lián)鎖值恢復(fù)。

△氧壓機啟動后180秒，中壓旁通V3302全關(guān)。

△中壓旁通閥全關(guān)180秒后，氧氣放空閥V3304投自動，高壓旁通閥V3303投自動。

△待機組工作穩(wěn)定后，手動打開氧氣進氣閥V3301。

△氧氣吸入閥全開后，混合氣體排放閥V3309投自動。

△氧氣吸入閥V3301全開20秒后，氮氣入口閥V3316和氮氣進氣壓力控制閥V3317全關(guān)，入口導(dǎo)葉投自動。

△氮氣入口閥V3316全關(guān)后，開泄漏氣體排放閥V3318。

△氮氣入口閥V3316全關(guān)10秒后，進口壓力聯(lián)鎖投入。

經(jīng)過以上操作，氧壓機的排出壓力上升到可能達到的值，在排出閥V3306打開之前，氧氣可通過高壓放空閥V3304放空。確認排出的氧氣純度達到規(guī)定值后，手動打開排出閥V3306，氧壓機投入正常的氧氣壓送運轉(zhuǎn)。氧壓機在啟動過程中或者正常運行時，一旦檢測到正常停車信號、重故障緊急停車信號或者緊急噴氮停車信號，就會傳入執(zhí)行相應(yīng)的停車模式，各停車模式過程均為5~6步，再此就不詳述了。基于氧壓機啟動和停車特點，選用SFC（順序功能圖）來編程，SFC是一種圖形化的編程語言，用來控制不同動作的順序，由一系列的步和轉(zhuǎn)移組成，步定義動作，轉(zhuǎn)移控制順序，見圖3，step為步，左下角有個“E”為入口動作，右下角有個“X”為出口動作，可以選擇一種語言進行編寫。在step11和step12之間，有四個黑色的小三角形，里面均為轉(zhuǎn)移或者跳轉(zhuǎn)條件。一旦條件滿足則跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的步。

圖3 氧壓自動啟停系統(tǒng)SFC部分截圖

3 結(jié)束語

該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來運行穩(wěn)定，控制功能和控制精度符合生產(chǎn)工藝要求。硬件上支持模塊在線更換，軟件上支持程序在線修改、調(diào)試和下裝，同時各個測點趨勢圖及全日志的查詢，都有利于儀表人員的維護和故障的準(zhǔn)確分析及判斷。

參考文獻

［1］李化治.《制氧技術(shù)》［M］.冶金工業(yè)出版社，2009.

［2］ 和利時自動化有限公司編.《HOLLiAS-MACS應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)手冊之MACSV軟件手冊》.

HOLLiAS-MACS in 32000m3/h oxygen oxygen pressure in the application system

Zhou Wenjie
（Fujian steel （Group） Co.，Ltd.，F(xiàn)ujian Sanming，365000）

Abstract：This paper introduces the structure，function and characteristics of DCS HOLLiAS-MACS system，and emphatically expounds the application of the system in oxygen pressure.

Keywords：DCS；oxygen turbine compressor；SFC；PID

作者簡介

周文杰（1981-），男，四川遂寧人，學(xué)歷：本科，研究方向：自動化儀表