产品规格模块式包装说明全新品牌西门子
西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8正规授权
一.摘要:
油田的一个采油厂由多口油井、计量站、管汇阀组,转油站,联合站、外输系统、油罐以及油田的其它分散设施组成,那么整个采油厂的各种设施的工作状态及采出油品的数据(主要有温度、压力、流量等)就直接关系到油田生产的稳定及质量。目前大多由人工每日定时检查设备运行情况并测量、统计采油数据。由于油井数量多且分布范围由几十至上百平方公里,这种方式必然使工人劳动强度加重,并且影响了设备监控与采油数据的实时性,甚至准确性。也同时存在笔误,作等隐患。这样会导致上层无法正确了解到现场的真实情况,并且不能根据生产所消耗的实际劳动力等数据,制定较有效、灵活的处理方案。所以油厂的自动化、信息化就显得较为**。
二.软件WebAccess
WebAccess是美国*专业从事自动化HMI/SA系统组态软件研发与应用的BroadWin科技有限公司开发的一种基于WEB技术监控系统。
WebAccess是以网络浏览器Internet Explore为基础,并将TCP/IP协议内置于软件核心中,互联网的开放性便成为WebAccess系统的**构成部分。整个系统与互联网无缝连接。客户端*负担额外费用便可通过标准网络浏览器对系统进行访问,进行在线编辑,随时随地掌握系统动态。与传统系统不同,基于其内置的互联网连接性, WebAccess支持的客户端不受数量限制,是较佳成本的互联网控制方案,同时WebAccess的多叠式网络安全架构也保护终端用户的数据和整个系统。
三.系统组成原理:
根据油田各个监控子系统的特点,结合网际组态软件WebAccess的网络架构,实现原理如下图所示:
根据网络架构图,在各个联合监控站点和电泵站监控中心的数据采集系统服务器中安装WebAccess监控节点部分软件(Scada Node)。对于已有数据系统软件的站点,WebAccess通过提供的标准数据接口如DDE、OPC、ODBC等从现有的数据采集系统中提取动态实时数据(同时也要求现有的数据系统至少提供一种便于数据共享的标准数据接口),对于尚未建立数据采集系统的站点,则需要全新建立数据采集系统,数据采集系统中包括软件和硬件两个部分,硬件部分客户可以自由选择目前国际上主流的服务器、交换机、PLC、智能模块、传感器等。WebAccess本身自带的上百种国际主流控制器设备驱动直接和底层硬件进行通讯,从而实现数据的采集、画面的组态、信息的发布。除进行数据采集远传之外,WebAccess还可以根据监控点的设备分布情况和工艺流程,绘制监控界面和报警、报表、曲线图等。监控人员可以和现场人员一样掌握现场的数据,有身临其境的感觉。同时各监控站点可以利用本地打印机进行报警信息、报表数据的打印输出。
在上层的监控中心配置一台数据存储/网络发布的WebAccess服务器,安装WebAccess的Project Node和Scada Node,各个监控站点通过网络将采集到的动态实时数据经软件优化的协议高速上传到监控中心的WebAccess服务器中,进行数据管理和存储。
由于考虑到系统的安全和稳定性,监控中心配置两台安装Scada Node的计算机,采用互为冗余和热备的功能,当主Scada Node的计算机出现故障时,从Scada Node会自动启动,并负责与下层的数据接收和发送的功能。当主Scada Node恢复后,从Scada Node会自动将与下层的通讯任务交回,并将数据传回主机,保证数据的连续性和完整性。
同时WebAccess服务器起到监控站点和客户端的连接作用和图形界面的网络发布,管理层的任何**都可以通过标准的浏览器登陆WebAccess服务器对现场的生产情况进行实时监控,其监控界面效果与各个监控站点完全相同,包括全部的警报、报表、图表信息、操作记录等,且当任何某一监控站点发生报警时,其他处于监控网络中的PC机都会有报警信息产生,实现“一方报警,八方响应”的全局互动,确保报警信息**时间得到有效处理,较大限度降低因设备状态异常而带来的损失。
局域网内甚至是互联网内的管理人员的PC机必须安装WebAccess客户端Client插件, WebAccess服务器通过授权用户名、密码的方式审核远程访问者的身份,较大地保护生产数据的安全性。
四.数据采集传输原理:
由于油田分布的一般特点,即分布范围较大、现场环境条件较差等,为了能够在较差的环境下正常采集现场数据并且能够及时地发回数据,在底层的数据采集和控制设备,选用研华公司的系列产品,其中包括了它的ADAM系列控制器和I/O模块。这些控制器和I/O模块支持多种形式的接口连接方式,与底层的现场设备进行连接。在数据采集和处理方面,采用了嵌入式数字控制器FAS-2046,由FAS-2046来实现收集整理下层设备采集的数据,并由它向上传输到监控节点。由于他们采用了*特的架构设计,以及高性能的技术指标,可以让这些控制器和模块在恶劣的环境下正常工作,同时在面板设计方面也具有安装简单、灵活等特点。
FAS-2046控制器,采用目前经现场实际考验并广泛使用的实时OS技术,提供一套bbbbbbs 解决方案,支持多种标准的网络接口,两个以太网、一个RS-232 和两个RS- 232/485 串行等通讯接口用于通讯。具有开放、可扩展以及无风扇无磁盘的设计优势。强大的图形化编程工具(FAS-pro)支持对FAS-2046的控制逻辑开发,使他的控制效果更加出色。
而ADAM4000系列是通用传感器到计算机的便卸式接口模块,内置微处理器
使其可以独立提供智能信号调理,模拟量I/O,数字量I/O数据显示和RS-485通讯等功能。而ADAM5000分为数据采制系统和PC可编程独立控制器。
WebAccess能通过串口,以太网等通讯方式与下层的数据采制器FAS-2046进行数据的传送,即可以从控制器上抓取现场的各项数据,同时也可以向下发指令通过控制器来控制底层设备的运行操作变化。
当数据采集上来后,WebAccess的工程节点可以作为Web服务器向外发布,支持区域局域网的访问浏览,同样支持来自以太网或者Internet的远程访问。不论用户从哪里访问节点,只要有相应的权限就可以读取数据或者下达指令,操作底层设备。
五.软件实现功能:
1.实时监控:
WebAccess监控主机(Scada Node)将实时采集从现场层送上来的现场重要数据(如:电压、电流、含水率、含油率、压力、温度等),并将数据以图文并茂的形式显示于监控页面中,监控人员可以根据屏幕显示对现场的情况进行实时监视,掌握现在设备的运行情况,当现场发生任何变化(如有报警信息产生)WebAccess监控主机(Scada Node)将随之变化并发出警报信息。
在监控层的操作人员将**时间内得到现场的警报信息,警报信息的表现方式除可以在屏幕上会有动画/闪烁/列表等提示外,还可以以声音/网络E-MAIL/短信等方式通知不在现场的管理人员。
同样如果操作人员对某一设备进行操作,那他的操作指令也会在监控画面上有所显示,那个设备会按照操作员的命令作出相应的变化,如开启某一处的闸门,闸门会在监控画面上有一个开启的动作,相应的一些参数改变也会在画面上一起显示。
2.多样式的报警信息
当系统有报警产生时,操作员可以根据上图中在线报警栏中的信息提示得知警报,同时,“在线警报”按钮也会呈现红色闪烁状态,点击进入“报警摘要”画面中。在主画面中,不同的报警信息也会有不同的报警显示形式,WebAccess提供多媒体语音报警、动画闪烁报警,弹出窗口报警、发送E-MAIL报警等,可以实现*的报警信息通报。在线报警栏中的报警信息,在每一个监控页面都是相同的,无论现场还是远程监控站,而且所有站点的的报警信息是全局联动的,可以让操作人员较短时间内发现报警信息,解决故障。
3.数据记录显示
WebAccess提供实时曲线、历史曲线对数据进行显示记录,以方便用户根据曲线走势进行系统分析;还提供报表查询、打印功能,有值班报、日报、月报,同时也可以根据需要,输入起始时间、终止时间和采集频率的不同而来查询相应时间段的数据报表。还可以通过高级选项设定查询数据的显示类型,如较大值、较小值、平均值等。用户可以直接将报表输出打印或发送E-MAIL到*邮箱。发送报表格式为HTML格式,可以轻松将报表导出到EXCEL等工具软件进行处理加工。
数据的整理和保存也是在工程节点上完成的,数据服务器既可以是WebAccess自带的Access数据库,也可以采用SQL SERVRE,ORACAL等关系型数据库,WebAccess可以通过ODBC的指向来完成数据库的设定,在数据的采集整理过程中写入*的数据库中,方便用户在需要时候的调取数据作保表,进行分析处理。
4.双机冗余
方案中在监控中心采用两台Scada Node互为冗余的架构形是为了**监控的稳定性。冗余分主、从两台监控主机,正常工作模式下由主机负责从下层各站收集数据,和上传发布。从机负责主机状态,当发现主机出现异常(如死机),从机将自动接替主机的全部工作,收集/发送数据,处于监控状态下的客户端会出现几秒钟的画面提示,当接收到由从机上传来的数据时,自动恢复监控画面。而从机工作时,也会随时主机,当主机恢复正常时,他会自动将全部工作再转回主机,而客户端也会同样切换回去。
整个过程全部自动完成,用户不需任何手动调整任何内容。且从机工作期间的这段数据,会自动补充到主机当中,以确保主机的数据是较完整的。这样确保了意外情况发生时,不会造成整个监控系统无法工作的情况。
1. 服务对象
仪征化纤股份有限公司PTA装置溶剂脱水塔
2. 工艺简介
APC-Adcon
PTA装置是将原料对(PX)、溶剂醋酸(HAc)、催化剂醋酸钴和醋酸锰(Co-Mn)、助催化剂或称促进剂化氢(HBr)以及空气连续送入氧化反应器,反应在一定压力和温度的条件下,经过一步氧化生成粗对苯二甲酸(CTA),然后经过结晶、催化加氢除去4-CBA等杂质,得到纯度99.9%以上的精制对苯二甲酸(PTA)。因此PTA装置分氧化和精制两个单元。其中,溶剂脱水塔是氧化单元的一个重要组成部分。图1是PTA装置溶剂脱水塔流程示意图。
3. 原操作情况及存在问题
PTA装置产量由25万吨/年扩容到32.5万吨/年,改造后的溶剂脱水塔T-403的负荷增加到原来的130%,塔内压力和温度有所下降。在2000年下半年,该塔脱水后溶剂中水含量控制在6%到8%之间,塔**含醋酸量的平均值在3.0%以上,远远**过设计指标。当时常规控制存在的主要问题是:塔的操作弹性较小;在高负荷情况下塔的分离效果达不到原设计指标,即塔**醋酸含量在0.8%以下。在常规控制调节下,回流量**过42吨,就很容易产生液泛情况。2001年上半年,塔的填料和筛板构造经过了改造,仪表也重新进行了调校。塔釜压力进一步降低,整个塔段的压差由原先的20kpa左右下降到10kpa左右,此时即使回流量的显示值稳定在38500kg/hr时,塔的操作运行就处在液泛的边缘。
由于精馏过程具有滞后大、动态响应慢、非线性严重、控制回路关联性强等特点,操作难度很大。常规控制靠人工调整塔釜温度或回流量的设定值,甚至直接调节阀位的开度,这些都是间断性的而且执行起来具有随机性。控制系统的运行好坏因操作人员的技术水平、习惯和错觉而异,装置的性能也因尽量不干预而处于漂移之中。虽然可能在较短时间内可以较平稳的运行,但是未能达到较优化的操作区域,这对于减少醋酸损耗稳定塔釜水浓度等都是不利的。
4. 控制目标
溶剂脱水塔先进控制系统采用多变量预测控制实现以下目标:在2000年上半年,在塔还有一定的操作裕度时,将常规PID无法实现控制的大滞后大惯性的塔**电导率进行直接控制;通过设定塔**电导率的设定值,就可以平稳搜索到当前负荷工况下,塔**酸含量较小化的极限,及这时所需要的回流量;使塔底温度克服各种干扰因素的影响,控制得更加平稳,使先控可以在较高的回流量上平稳运行,这样长期运行可以在总体上降低塔**酸含量。在2001年,在塔经常运行在液泛的边缘时,实现常规PID无法实现的自动控制,尽量保证塔不进入液泛的工况,从而在总体上降低塔**酸含量,并同时降低操作人员的劳动强度。
5. 先进控制方案
溶剂脱水塔过程先进控制系统项目的第一步是通过合理有效的实验设计和实验测试,得到真实有效的实测数据,再利用APC-Adcon预测控制软件包中的辨识软件包HIDENT进行数据处理并辨识得到对象的脉冲响应矩阵形式的数学模型。
在实验测试的基础上,可以辨识得到溶剂脱水塔系统先进控制APC-Adcon多变量预测控制器的各I/O变量之间相互关系的数学模型,为后面的控制器进一步设计提供可靠的基础。
根据辨识出的数学模型建立APC-Adcon预测控制软件包所需的内部模型,并根据实际工艺特点和要求选取合理的参考轨迹、调节变量约束、被控变量约束、控制结构以得到APC-Adcon预测控制器。首先应用此控制器控制与内部模型相同的对象进行分析和研究;然后应用此控制器控制与内部模型存在一定差异的对象(模型不匹配情形)进行分析和研究,以检验控制系统的抗不确定和干扰能力,接着把所设计的控制系统引入Honeywell TDC3000集散控制系统进行实时研究和分析。
6. 先进控制系统软硬件连接
为了使先进控制系统应用于TDC3000系统,必须提供现有TDC3000 LCN网络和先进控制系统之间的数据通道。原TDC3000系统已配置PCNM数据服务器,从系统的可扩充性、数据通信效率等方面综合考虑,采用PCNM 通信方式可完全满足先进控制系统的要求。Honeywell PCNM是基于bbbbbbs NT的文件与数据服务器,能以设定的周期与LCN网络交换数据。先进控制操作站与PCNM数据服务器之间的通信通过以太网实现。APC-Adcon先进控制软件具有DDE接口,可与DDE服务器直接交换数据。
7. 先进控制系统实施步骤
现场调查研究、系统方案设计;
现场**次实验测试、过程模型建立;
现场*二次实验测试、过程模型检验和控制器设计;
先进控制系统培训;
现场**次调试投运;
现场*二次调试投运;
系统正式运行;
系统重新投运;
塔的再沸器蒸汽流量问题的研究;
系统重新调整运行;
系统维护;
系统运行。
8. 先进控制效果
溶剂脱水塔(简称T-403塔)的先进控制系统的工作主要分2000年的系统设计、调试、运行和2001年的系统维护、调整及运行。
T-403塔的先进控制系统自2000年8月调试完毕后,9月该厂实施人员对控制参数和工艺参数进一步调优,并对每个操作班组进行了培训,使操作人员学会了操作和参数调整。10月操作人员开始自觉投运该系统,,从2000年10月至2000年12月三个月系统基本连续运行。但是由于氧化干燥机每周需要定期作业,所以该系统每周也切停一次。 针对此种情况,我们于2000年11月20日在DCS中编制了一个监督程序来统计累计运行时间和监督程序运行情况,这样使程序更加完善。
1 引言
作为工控行业的主品,PLC与变频器在各种机械设置上的应用可谓无处不在。常见的用法是使用模拟信号(一般是电压)来完成对变频器的控制。这种方法的缺点是成本高,易受干扰(电压方式),控制精度也很难作得很高,而采用通信方式就可以很好地避免这个缺点。
本文介绍了V80系列PLC与变频器的通信及其实现方法。
2 V80系列PLC在通信方面的特点
V80系列PLC是德维森科技(深圳)有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制
器(PLC),采用32位高性能CPU芯片和高速逻辑解析ASIC芯片,相对于普通的小型PLC,在通信应用方面具有以下特点
1、
本机具有双串口:其中一个是RS-232编程口,工作于MODBUS从模式,一般只用
于编程和连接人机设备。另一个为RS-485接口,除了具有MODBUS从模式的功能
外,还能工作于MODBUS主模式、自由通信模式,具有强大的通信功能。
2、
具有48K的程序空间,9000个中间接点,9999个内部寄存器,加上较其强大的应用指令,能够方便地编写很复杂的程序,较适合复杂的通信协议。
3、
V80 PLC的默认通信协议是MODBUS从协议(RTU),内部变量的编址方式也是按照协议进行的,所以在MODBUS通信的应用性上具有无可比拟的优势。
3、与兼容标准MODBUS RTU协议的变频通信:
对于采用MODBUS RTU从协议的设备,可以把V80系列PLC的串口2设置成MODBUS主模式与其进行直接互连。下面以东元7200MA变频器为例,说明V80系列PLC与与变频器的通信及其实现方法:
东元 7200MA 变频器采用了 MODBUS RTU 从协议,通信数据格式描述如下:
在 MODBUS RTU 模式的通讯协议中,一个信息(Message)由 4 个部份组成:Slave 地址、
功能码、数据及 CRC-16 数据校验,并依序送出。每一个信息的开始与结束,皆以 3.5 个字符(Character)的间隔时间来做识别1、 工艺要求:
山东某啤酒厂冷却循环水系统有两台45kw水泵,当全厂设备都需要冷却水时,两台45kw水泵满负荷工作能满足要求,但大部分时间不需要两台45kw水泵满负荷工作,有时甚至负荷还不到一台泵的满负荷。厂家要求:水压要保持恒定,随着供水量的增多,输出功率自动增加,随着供水量的减少,输出功率自动减少。如果能实现自动恒压供水,每年可给工厂节电8到10万元,并且能减轻操作工劳动强度。
2、 方案设计
2.1硬件选型
在水管道上加装1个压力变送器测量水压;用一台变频器和PLC参与控制。
变频器选用富士变频器,PLC选用国产高品质KDN-K3系列PLC。
2.2工频方式启动
每台电机有工频直接启动方式,在调试和特殊情况下使用。
2.3自动启动方式
自动启动方式也有两种选择:一种是先启动甲电机,另一种选择是先启动乙电机。
2.4变频器内部实现PID调节
把压力变送器输出的模拟量信号送到变频器,变频器内有PID功能,它能根据设定的值来调节电机频率达到恒压。
2.5PLC调度两台变频器的切换
自动启动后,PLC让变频器先启动一台泵,变频器根据压力进行PID调节;当频率调到50赫兹,仍达不到设定的压力时,输出一信号给PLC,PLC把**台泵切换到工频工作,让变频器带*二台水泵启动,变频器根据压力进行PID调节,维持恒压;当用水设备减少,PLC让变频器停止*二台泵。PLC再把**台泵从工频转到变频器驱动,变频器继续根据压力进行PID调节维持恒压。
3、 使用效果
改造后即投入使用,工厂设定的压力值为0.5Mpa,实际运行效果非常好,压力稳定,工频切换平稳,操作工工作量大大减轻。
4、 注意点
为了节省开支,PLC电源直接采用电网交流220V电源,没有经过稳压电源,这对PLC是个很大的考验,因为大功率变频器对电网干拢比较大,工频切换时,会产生很大的电磁干拢,在这些干拢下,PLC能否稳定工作很重要。凯迪恩公司生产的KDN-K3系列PLC考虑到了国内电网电压波动大、电磁环境恶劣的特点,采用了宽电压输入和电磁屏蔽设计。此次选择的K306-24AR型CPU采用交流供电,电压范围宽达AC85V—AC265V,能够适应于供电电压波动严重的地区;PLC采用了工业级CPU,抗干拢能力强,经受住了恶劣环境考验。
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