反应釜DCS组态工程图
涂料厂反应釜温度流量控制系统，新建化工厂项目中拟采用自动化生产管理装置，该项目自动化生产的内容主要是反应釜的加料和反应温度控制。本次新建涉及的生产设备包括反应釜23套、储料桶4套。该部分装置区域属于非防爆区，设备材料不需要防爆。生产过程涉及到的介质有蒸汽、冷却水、及反应所需物质。
第二车间DCS系统组态图
1. 建设目标
1.1 总体目标
本次建设的总体目标是：
l 提高生产管理水平
通过自动化生产，使生产中的温度控制、计量控制、投料控制等生产过程实现自动控制，减少人工干预，提高生产管理的质量。
l 提高安全管理水平
对于生产过程中的温度、压力超限提供记录、报警、自动连锁处理等手段，对影响生产安全的环节提供自动化处理，。
1.2 控制需求
l 反应釜控制
实现反应釜反应过程的温度控制，对升温保温、降温等过程自动完成，实现温度监测和报警。
l 进料计量控制
储物桶会根据生产流程，依次对每个反应釜进行物料添加。在添加反应物料时需要提供物料计量控制。在生产过程中，储物桶只会对其中一个反应釜添加物料，不会同时给两个或两个以上的反应釜添加。
l 储物桶液位、温度检测
对存放反应原料的储物桶进行液位和内部温度的监测和报警。
2. 控制方案
2.1 方案选型原则
l 以DCS作为自动控制核心
根据本项目的特点，需要监测和控制的对象基本都是温度、压力、流量等连续过程信号，而不是开关的逻辑信号，因此方案将以DCS控制系统作为核心。
l 配备冗余控制器提高系统可靠性
根据生产过程对可靠性、安全性的需要，将配备冗余控制器进行自动控制。在DCS系统运行时，该冗余控制器互为备用，一旦某个控制器出现故障，另一个将无扰切换投入工作，并提供报警信号，供用户及时处理故障，并且不影响生产的自动控制过程。
2.2 控制系统结构
为本项目设计的控制系统结构图如下：
控制系统采用HPCS-4000+，高速数据总线是冗余布置的100M工业以太网。
系统配置一对冗余控制器，控制器通过I/O总线与I/O模块进行数据通讯，获取经转换的现场信号，或者对现场设备发送控制指令。
I/O模块用于处理现场各种信号，本系统需要使用的模块有模拟量输入（4~20mA）、模拟输出（4~20mA）、热电阻、开关量输入、开关量输出等几种。这些模块都可带电插拔，便于在生产过程中实时维护。
上位机部分根据目前实际需要，配置两台上位机，一台作为操作员站，负责对生产过程进行监视和操作，另一台作为工程师站，对控制系统进行组态和维护，并在必要时可以作为操作员站的备用机。
2.3 数据采集功能
数据采集 (DAS)可连续采集和处理所有与生产系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现生产装置的安全经济运行。一旦生产装置发生任何异常工况，及时报警，提高生产安全特性。
DAS具有下列功能:
l 显示: 包括操作显示、成组显示、棒状图显示、报警显示等。
l 制表记录: 包括定期记录、事故追忆记录、事故顺序(SOE)记录、首出原因记录等。
l 历史数据存储和检索
2.3.1 显示功能
1) 每个上位机画面能综合显示字符和图象信息，运行人员通过CRT实现对运行过程的操作和监视。
2) 流程图画面。以类似用户的流程图的形式，显示过程信息，并设有操作窗口，可对任一控制回路进行操作。
3) 每幅画面能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态，这些数据和状态应每秒更新一次。显示的颜色或图形随过程状态的变化而变化。
4) 提供棒状图和趋势图，帮助用户查看过程信号的变化。
5) 可显示DCS系统内所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。包括标志号(通常为Tag)、说明、数值、性质、工程单位、高低限值等。
6) 在监控画面上提供操作指导，并由CRT的图象和文字显示出来。
7) 可根据运行要求和参考用户提供的P&ID，提供足够和完善的用户画面。用户画面的型式与数量，可以在工程设计阶段或后期生产阶段按实际要求进行增加和修改。
8) 标准画面显示。提供报警显示、趋势显示、成组显示、棒状显示等标准画面显示。
9) 成组显示。在技术上相关联的模拟量和数字量信号，可以组合成组显示画面，并保存在存储器内，便于运行人员调用。
10) 趋势显示。系统可以提供历史数据的趋势和实时数据的趋势显示。趋势显示可用整幅画面显示，也可在任何其它画面的某一部位，用任意尺寸显示。所有模拟量信号及计算值，均可设置为趋势显示。
11) 报警显示。报警分为系统部件故障报警(包括诊断报警和后备硬件故障报警)和工艺过程报警(绝对值报警、偏差报警、变化速度报警)两类。无论当时屏幕上是何种画面，系统可以音响和突出显示(闪烁、颜色改变等)方式通知操作员
12) 系统状态显示。系统状态显示可以表示出与数据通讯总线相连接的各个过程站的状态。各个站内所有I/O模件的运行状态均应包括在系统状态显示中，任何一个站或模件发生故障，相应的状态显示画面应改变颜色和亮度以引起运行人员的注意。
2.3.2 记录功能
1) 记录功能可由工程组态确定，数据库中所具有的所有过程点均应可以记录。
2) 系统能提供生成以下报表:定期报表、操作记录、事件顺序记录等。
3) 历史数据的存储和检索(HSR)。系统提供的HSR系统至少能保存系统所有过程变量和开关变量，并提供长达1年的保存事件。
4) HSR的采样周期可根据不同的过程变量分1秒、3秒、5秒、1分和3分可选。
2.4 过程控制功能
以下的控制功能均指在控制器中实现的软件功能。
2.4.1 回路控制功能
1) 系统提供PID单回路调节、串级调节等功能。
2) 提供匹配的手操器模块，进行手自动切换操作。所有PID的操作在上位机提供匹配的模拟手操器面板。
3) 提供伺服模块，用于实现调节阀的模拟伺服操作。
2.4.2 设备控制功能
1) 提供单向电机（例如搅拌电机）的集成控制模块。
2) 提供电动阀门的集成控制模块。
3) 以上电机控制的功能模块，在上位机均提供相应的操作面板。
2.5 系统主要参数
|
信号处理参数 |
|
模拟量输入 |
小于等于0.1% |
|
模拟量输出 |
小于等于0.2% |
|
模入通道共模干扰抑制比 |
大于120dB |
|
控制器参数 |
|
I/O容量 |
4096点/控制器 |
|
控制回路 |
按需配置 |
|
实时数据采集周期 |
100ms |
|
控制周期 |
100ms，可调整 |
|
实时数据库容量 |
64000点 |
|
通讯参数 |
|
I/O网络通信速率 |
1MBps |
|
系统网络通讯速率 |
100MBps |
|
冗余功能参数 |
|
冗余电源 |
提供 |
|
冗余通讯链路 |
提供 |
|
冗余控制 |
提供 |
|
电源参数 |
|
交流供电 |
220VAC 10%，47～53HZ |
|
过电流保护 |
负载达到额定值105%～150%时保护 |
|
过电压保护 |
输出电压达到标称值140%～170%时保护 |
3. 系统测点估算
根据客户对生产控制的需求，测点估算如下：
l 反应釜控制
为实现温度控制，每个反应釜需要的信号测点是
|
测点 |
信号类型 |
数量 |
说明 |
|
反应釜物料温度 |
Pt100 |
1 |
基本测量需设置一支，若反应物上下温差较大，需设置两支或以上。（目前按一支测算） |
|
加热蒸汽流量调节阀开度 |
4~20mA输出 |
1 |
调节用于加热蒸汽的流量 |
|
加热蒸汽流量调节阀反馈 |
4~20mA输入 |
1 |
调节阀当前开度的反馈信号 |
|
搅拌电机指令 |
开关输出 |
2 |
电机的开指令和关指令 |
|
搅拌电机状态 |
开关输入 |
1 |
电机的运行状态 |
|
冷却水电磁阀指令 |
开关输出 |
1 |
在反应温度过高时，作为紧急降温手段的开关指令 |
|
入口加料电磁阀指令 |
开关输出 |
5 |
四种物料及水的加料控制 |
初期建设共23套反应釜。
加热蒸汽的入口控制，也许会采用手动就地控制。
入口加料的阀门此处按电磁阀估算，若将来实际情况是电动阀，则需要重新估算（开关的信号数量会发生很大变化）。
l 进料计量控制
|
测点 |
信号类型 |
数量 |
说明 |
|
物料流量 |
4~20mA输入 |
1 |
测量储料桶的出口流量 |
现场共建设4个储料桶，以及1个给水计量，分别给23套反应釜加料，出口计量处至反应釜入口加料阀之间管道内流量可忽略不计。
若以后需要精确计量，需要在反应釜入口处增加计量点。
l 储物桶液位、温度检测
|
测点 |
信号类型 |
数量 |
说明 |
|
储物桶液位 |
4~20mA输入 |
1 |
测量储料桶内的液位 |
|
储物桶温度 |
Pt100 |
1 |
测量储料桶内的温度 |
以4个储物桶计算。
按上述分析，所需测点如下：
|
信号类型 |
数量 |
预留10% |
通道数/模块 |
模块数 |
|
4~20mA输入 |
33 |
37 |
8 |
5 |
|
Pt100热电阻 |
28 |
31 |
8 |
4 |
|
4~20mA输出 |
23 |
26 |
4 |
7 |
|
开关输入 |
23 |
25 |
16 |
2 |
|
开关输出 |
184 |
202 |
8 |
26 |
4. 系统配置清单
根据目前用户的控制需求，提供配置清单如下：
|
项目 |
规格型号 |
数量 |
厂家 |
|
控制系统 |
|
|
|
|
过程控制器(DPU) |
5CX11 |
2块 |
华文 |
|
模拟量输入（AI）模块 |
5MAC1 |
5块 |
华文 |
|
模拟量输入（RTD）模块 |
5MAR1 |
4块 |
华文 |
|
模拟量输出（AO）模块 |
5MAC2-I |
7块 |
华文 |
|
开关量输入(DI)模块 |
5MDD1 |
2块 |
华文 |
|
继电器输出（DO）模块 |
5MDD2-J |
26块 |
华文 |
|
通用模块端子座 |
TA003 |
9块 |
华文 |
|
继电器型DO模块端子座 |
TB007 |
13块 |
华文 |
|
DPU端子座 |
TD021 |
1块 |
华文 |
|
开关电源组 |
5BPOW |
2个 |
华文 |
|
交流电源切换装置 |
5BACU-3 |
1个 |
华文 |
|
10芯总线电缆 |
LGH10 |
1根 |
华文 |
|
控制柜 |
800*700*2200 |
1个 |
华文 |
|
软件加密狗/组态编程软件 |
一体化 |
2个 |
华文 |
|
通用配件 |
|
|
|
|
交换机 |
8口 |
2个 |
D-Link |
|
网线 |
超五类双绞线 |
300米 |
AMP |
|
操作站HMI |
4G/500G/标准键鼠/双100M网卡 |
2台 |
DELL |
|
操作站显示器 |
23〞LCD |
2台 |
DELL |
|
0574-86175138
