广安西门子S7-400代理商

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控制方案及系统组态

根据工艺的要求和系统的硬件配置，软件组态共分3个控制区域：

（1）AREA-AN-1F：

用于装置的控制，属于改造部分，该部分现场仪表为DDZ-III型常规仪表。共有57个数据监视点，18个PID调节回路，2个联锁停车。

（2）AREA-AN-2F：

用于控制硝铵装置中的压力、温度、流量等工艺参数的监控。共有56个数据监控点，每个点都具有报警，历史曲线记录、累积（流量点）、设备状态诊断。33个PID控制点，其中比值串级l套，比值调节2套，手操器1套。所有PID模块均下装到总线式调节阀中运行（常规调节阀除外）。

（3）AREA-ANJF：

用于控制硝镀装置中所有开关量设备工作状态的监控，如电动机、双位阀等。工艺中的联锁控制也在这个控制区内实现。

电动机44台：每台电动机设有1个DI点，用于反馈电动机的工作状态。1个DO点，用于控制联锁停电动机或操作员停电动机。

双位阀6台：每个阀有1个或2个DI反馈，用于监视阀门的工作状态。1个DO点，用于驱动电磁阀。

三通阀2台：每个阀有1个DI，用于监视阀门的工作状态。1个DO点，用于驱动电磁阀。

根据法国KT公司的逻辑图，每个电动机和电磁阀都设有联锁停和联锁切除，管式反应器紧急停车在这个区域中实现。

联锁*有3个控制按钮：

STOP：使管式反应器紧急停车；

RESET：使管式反应器紧急停车联锁处于有效状态；

START：启动管式器紧急停车联锁。

由于反应刚开始时气的流量、压力及的流量不能马上达到正常反应的控制范围。所以，在联锁中FSLL101（气流量低低限报警）、FSLL102（流量低低限报警）、PSLL101（气压力低低限报警）这3个联锁条件在启动管式器紧急停车联锁后20min内（时间可根据工艺具体情况调整）不起作用。20min后其中任何一个报警产生时联锁就会使管式反应器紧急停车。联锁停车时首先关闭气管线上的双位阀HV101、管线上的双位阀HV102；停气压缩机C2101、C2102；5s之后关闭气流量调节阀FY101B、流量调节阀FY102B；10s之后关闭工艺蒸汽pH值调节阀AY101B。其他联锁条件如FSHH101（气流量高高限报警）、FSHH102（流量高高限报警）、LSH102（管式反应器分离器液位高限报警）、PSH102（压力高限报警）等工艺参数产生报警时，联锁同样使管式反应器紧急停车。

五、控制功能

该系统除对工艺过程中各种工艺参数如压力、温度、流量、液位、成分等进行过程控制与监视外，还具有如下控制功能。

1、报警

Delta V系统对每一个系统卡件、工作站等硬件设备及监控点都设有状态报警及报警记录，用户不需进行组态。对于监控点的过程变量报警，需用户自己定义报警限及报警等级。报警种类有低低报、低报、高报、高高报和偏差低报和偏差高报。报警等级有Critical、warning、Advisory、Log，其中Critical级别高，Log级别根据工艺的要求来决定采用哪一级报警。

2、监控操作画面

本监控系统是以兴化II期硝镀、带控制点工艺流程图为基本框架，将整个系统的监控画面分成工艺流程总貌画面，工艺流程图画面，控制分组画面，联锁流程图画面，仪表逻辑图画面，全厂报画面，各检测参数的实时、历史曲线图画面等多幅画面。其中硝镀装置的工艺流程图画面有12幅，装置有70画。它们分段显示整套硝镜、系统的工艺流程状况，因此整个监控系统具有画面生动、活泼、容易理解及操作的特点。

3、趋势图

本系统中有历史趋势记录的功能，用户购买了300点权限，每个点的采样周期可从1s-5min。此项目中采样周期设为10s。系统中还有实时趋势图显示，只是实时趋势图在窗口关闭后数据就会丢失。而历史趋势图的数据存在硬盘中，操作人员可以随时查看以前的数据和趋势图。

4、历史事件记录

Delta V可以详细记录操作员的每一个操作，包括操作时间、操作员所用的操作站名、操作前后的数据。Delta V还可以记录过程数据报警、仪表故障报警、系统硬件故障报警等。

5、报表

报表种类有月报表、日报表和班报表。报表采用Delta V中的Report Manager。报表打印的同时可产生报表文件，存在用户目录中，供用户长期保存和检索。同时在操作站也有相应的显示画面，以供操作员随时查看和记录。

六、系统特点与分析

1、利用总线式控制系统实现精确的摩尔比控制

与气反应生成钱是硝镀这个工艺中重要的反应过程，这个反应控制的好坏直接影响硝镀的质量。而加入量与气加入量的控制又是反映过程的关键。这是一个比值串级控制回路。

（1）传统的控制方案

与气反应的传统控制方式是采用质量比控制，即：浓度为48%的溶液流量（t/h）：气流量（t/h）=7：l；溶液流量（th）=7x气流量（th）。

此控制方案要求浓度应保持在48%。浓度高会使参加反应的过量，浓度低会使参加反应的气过量，影响产品质量。

（2）Delta V+总线式质量流量计实现摩尔比控制

总线式质量流量计不同于常规模拟式质量流量计，它可同时采集到4个测量参数，包括被测介质的密度、温度、质量流量、体积流量。

根据法国KT公司提供的公式：

公式1：浓度=f（温度，密度）

与气反应生成钱的理论公式：NH3+HNO3→NH4NO3

公式2：1摩尔镀=l摩尔+1摩尔气

公式3：气流量（t/h）×63=浓度为溶液流量（t/h）x17（其中63为HNO3分子量，17为NH3分子量）
公式4：溶液流量（t/h）=（气流量（t/h）×63）/（浓度（%）×17）

根据法国KT公司提供的公式，可实时计算出管道中的浓度。用公式4作为比值串级控制系统的比值公式，当浓度变化时流量调节回路的设**也会改变。使**的纯量保持恒定，所以此控制方案克服了浓度变化对产品质量的影响。

之所以能采用摩尔比控制是由于总线式仪表的多点参数采集。而传统的质量流量计虽然能测出密度、质量流量、体积流量等数据，但由于采用4~20mA二线制传送信号，过程控制器只能采集到一个过程参数。在传统DCS中如一定要用精确的摩尔比控制就必须增加仪表设备。至少要增加温度和密度的测量仪表，故总线式仪表的多点参数采集节省了仪表的投入，提高了控制精确度。

2、AMS Inside先进的设备管理及维护方案

AMS Inside（Asset Management Solution Inside）是一种嵌入在Delta V中的现场设备管理软件。它可实时提供现场设备的硬件信息、状态和诊断信息；可使现场设备的维护更快捷，更方便；预测故障发生，减少非计划停运，缩短调试时间。

系统维护工程师可以从控制室中查到存储在现场仪表及阀门中的各种技术参数，如仪表型号、规格、尺寸、材质、介质、出厂日期、仪表量程、标定记录、自诊断等。以下是在硝镀装置调试时两个AMS Inside具体应用的事例。

例1：在现场调试过程中，我们曾发现1台电磁流量计指示为负值。在组态工作站上打开AMS Inside发现仪表自诊断指示流体反向流动。与工艺工程师核实，当设备由技运到停止过程中由于液位差的原因，会出现短时的反向流动。由此证明此现象并不是仪表有故障。总线式仪表具有详细的自诊断信息，使维护人员能更加准确地判断是仪表故障还是工艺实际状况。如使用常规电磁流量计，在控制室内只能测出非正常的电流信号。维修人员只有去现场才能判断是仪表故障还是工艺实际状况。

例2：由AMS Inside可知现场仪表的详细状态。由于总线式调节阀具有阀门开度反馈的功能，当操作人员从控制室输出75%的阀门开度时，几秒钟后就可在操作画面上看到阀门的实际开度。在装置技运过程中，再熔槽的液位控制不稳定。检查再熔槽液位调节阀LV301时，发现当调节阀的开度大于8%时输出与反馈保持一致，而输出小于8%时反馈保持在8%不变。通过这个现象维修人员怀疑阀门有可能被卡住，经检查确实发现1块金属异物卡在阀中。

另外，总线式调节阀通过AMS Inside还可以记录自阀门出厂后的总行程位移有多少米和当前膜头压力。根据位移极限值可判断阀门是否**过了疲劳和磨损极限，需要哪一级的维护；另一方面根据膜头压力和当前阀门的位置反馈能判断阀门是否存在故障。因此，维护人员利用AMS可在控制室内对总线式调节阀进行校验。

总线式设备与AMS Inside的结合，向用户提供了大量的设备数据和其现场使用状况，从一定程度上讲可以做到足不出户解决问题。这大大节省了人力物力，同时维护的目的明确，效果良好，为用户提供了一个全新的概念和维护手段。

3、节省73.4%的电缆

在硝镀装置中控制系统共使用总线电缆5600m，其中干线3740m，支线1860m。系统中有16根干线，82台总线设备。
如采用传统仪表，则：

传统方式所需电缆≈支线+（干线/16）×82=1860+3740/16×82=210275（m）

总线所需电缆长度只占传统方式所需电缆长度的26.6%，所以节省的电缆为73.4%。

另外，在节省电缆费用的同时，其敷设电缆槽板、保护管及人工费都有相应的节约。这也是现场总线系统的优点之一。

总线型Delta V控制系统在兴化硝钱、装置中的应用，实现了将控制功能下装到现场检测仪表与调节阀中，直接在现场构成调节回路。与传统的DCS相比，多了现场控制层，提高了系统可靠性。Fisher-Rosemount专为总线主制系统而设计的Delta V，使得控制系统中的软件与硬件构成一个完整的现场总线控制体系。它具有良好的兼容性，又有很高的可靠性和可扩展性。同时，此系统还兼容传统的常规仪表，使用户的常规仪表设备得到充分的利用，这样既节约用户的开支，又使用户得到了一个全新的控制系统