DCS控制系統(tǒng)焦化自動(dòng)化系統(tǒng)研究

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摘要：焦化在生產(chǎn)中會(huì)應(yīng)用到各種各樣的設(shè)備，這就給焦化生產(chǎn)控制帶來了較大難度。但是隨著當(dāng)下自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，為焦化生產(chǎn)自動(dòng)化建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)，它既能夠進(jìn)一步促進(jìn)控制效率和控制穩(wěn)定性的提高，保證焦化生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：焦化生產(chǎn)；自動(dòng)化控制；dcs控制系統(tǒng)

1DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介以及在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

DCS系統(tǒng)即分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它具備非常強(qiáng)大的控制功能，既能夠進(jìn)行集中控制，也可以進(jìn)行分散控制和分級(jí)管理，在具體應(yīng)用中通過網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)中過程控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)的有效串聯(lián)，從實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的有效管控。將其應(yīng)用于焦化生產(chǎn)中具備非常好的應(yīng)用效果，其具體優(yōu)勢(shì)可以體現(xiàn)在以下幾方面：（1）穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)。DCS系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行了冗余配置，所以即便在操作站或者工程師存在異常或者故障時(shí)，過程站如果不存在問題，整個(gè)系統(tǒng)就能夠保持穩(wěn)定安全運(yùn)行，同時(shí)過程站進(jìn)行了雙機(jī)熱備份配置，所以如果主控卡存在異常或故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行備份的切換，有效保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。（2）維修簡(jiǎn)單。在帶電狀態(tài)下，系統(tǒng)卡帶也可以進(jìn)行插拔，這樣即便卡件存在故障，也可以直接更換故障卡件，不需要關(guān)閉設(shè)備，這樣就可以避免影響具體的生產(chǎn)控制。（3）在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有自我診斷功能，在具體運(yùn)行中維護(hù)人員可以利用操作站來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各相關(guān)硬軟件的實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而就可以及時(shí)完成對(duì)故障的排查和處理，避免因?yàn)楣收蠁栴}而影響系統(tǒng)運(yùn)行。（4）系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)都會(huì)被主動(dòng)保存并記錄在系統(tǒng)中，這樣就能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員在后續(xù)工作中了解分析和研究數(shù)據(jù)提供便利。

2DCS系統(tǒng)在焦化自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探究

在某焦化企業(yè)中，整個(gè)焦化生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜，在生產(chǎn)中需要對(duì)多個(gè)環(huán)節(jié)和設(shè)備進(jìn)行控制，保證相關(guān)溫度、氣體壓力、流量等都能夠按照既定標(biāo)準(zhǔn)和要求來進(jìn)行管控，并且由于生產(chǎn)所需，有許多設(shè)備設(shè)施都需要在高溫高壓、腐蝕等惡劣環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)操作，所以在整個(gè)焦化控制中，必須保證各個(gè)環(huán)節(jié)控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。一旦出現(xiàn)流量、壓力等方面的參數(shù)異常，不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的合格率，并且還會(huì)導(dǎo)致相關(guān)安全事故和環(huán)境污染。所以需要通過DCS系統(tǒng)來提升整個(gè)焦化自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能性，保證整個(gè)生產(chǎn)過程集中控制、分散控制以及分級(jí)管理目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

在整個(gè)焦化自動(dòng)化控制DCS系統(tǒng)中，為了滿足生產(chǎn)需要進(jìn)行三方面的通信網(wǎng)絡(luò)配置，辦公網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部操作網(wǎng)絡(luò)和過程控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還需要結(jié)合生產(chǎn)工藝來進(jìn)行相應(yīng)數(shù)量控制站和操作站的建設(shè)配置。在當(dāng)下的DCS系統(tǒng)基本都是選擇JX-300X的Sckey組態(tài)軟件，在具體生產(chǎn)中需要通過工程師站來進(jìn)行組態(tài)，就完成對(duì)相關(guān)生產(chǎn)過程信息的采集分析和管控，同時(shí)還可以利用信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，保證焦化生產(chǎn)中集中監(jiān)控和分散管控目的實(shí)現(xiàn)。比如在具體的脫硫工藝中，通過組態(tài)軟件就可以編制相應(yīng)的程序完成對(duì)管式爐煤氣壓力的實(shí)施調(diào)節(jié)管控，如果經(jīng)檢測(cè)煤氣壓力在1kPa以內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)控閥門，將其關(guān)閉，避免煤氣的進(jìn)一步輸入，如果在上述數(shù)值以上，則會(huì)打開閥門，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣壓力的穩(wěn)定控制，為焦化生產(chǎn)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的保障。而在粗苯生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要通過DCS系統(tǒng)來調(diào)節(jié)生產(chǎn)中的出口富油溫度，因?yàn)槊簹鈮毫Σ▌?dòng)相對(duì)較大，所以這就會(huì)引起儀表調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)反復(fù)動(dòng)作，進(jìn)而影響調(diào)節(jié)效果，所以此時(shí)就需要通過軟件組態(tài)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)出口物流溫度和煤氣流量參數(shù)的連鎖反饋，并且還需要與串機(jī)控制回路共同作用，這樣才可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤氣進(jìn)量，以此為基礎(chǔ)來自動(dòng)調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，確保其的穩(wěn)定。與以往所用的控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，DCS系統(tǒng)軟件組態(tài)在控制性能和協(xié)調(diào)性能方面有著更加突出的優(yōu)勢(shì)，能夠通過全方位的連鎖管控實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)回路主態(tài)的有效控制，保證整個(gè)焦化生產(chǎn)的穩(wěn)定高效。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

在DCS系統(tǒng)中設(shè)置有相應(yīng)的監(jiān)控模塊和監(jiān)控系統(tǒng)，在焦化生產(chǎn)過程中，管控人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)脫酸、風(fēng)機(jī)、脫硫、焦?fàn)t等各個(gè)環(huán)節(jié)工藝的運(yùn)行情況和實(shí)時(shí)參數(shù)，并且還可以根據(jù)生產(chǎn)要求來完成對(duì)控制點(diǎn)的調(diào)節(jié)、歷史記錄查詢等相關(guān)工作。在組態(tài)環(huán)節(jié)需要根據(jù)崗位和工作責(zé)任來合理劃分系統(tǒng)操作權(quán)限，觀察員具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝測(cè)點(diǎn)的權(quán)限，操作人員則具備結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際調(diào)控回路的權(quán)限，工程師具備調(diào)節(jié)參數(shù)的權(quán)限，系統(tǒng)管理員權(quán)限最大，具備自由調(diào)整參數(shù)的權(quán)利。同時(shí)在具體焦化生產(chǎn)中，所有操作小組都可以利用軟件組態(tài)來查閱瀏覽其他相關(guān)的流程圖，但是不具備操作權(quán)限，只具備瀏覽查閱權(quán)限。這樣在具體計(jì)劃生產(chǎn)中就可以明確規(guī)范和規(guī)定相關(guān)環(huán)節(jié)的人員責(zé)任和工作要求，進(jìn)而提高整個(gè)生產(chǎn)過程的規(guī)范性和系統(tǒng)性，保證焦化生產(chǎn)的有序開展。

3基于DCS的焦化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)焦化自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要全面結(jié)合焦化生產(chǎn)的具體情況和具體要求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化優(yōu)化，提高系統(tǒng)的功能性以及操作難度。整個(gè)系統(tǒng)圍繞DCS系統(tǒng)來展開研發(fā)和設(shè)計(jì)的，并通過計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)來完成對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)參數(shù)和實(shí)時(shí)信息的采集處理，大大提高了焦化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要全面搜集溫度、壓力、流量等各方面的實(shí)施信息，對(duì)其統(tǒng)一調(diào)控管理。在具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了要保證整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用外，還需要盡可能促進(jìn)系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性以及功能性的提高，這樣才既能夠滿足當(dāng)下焦化生產(chǎn)的需求，同時(shí)還可以結(jié)合在今后的發(fā)展需求和發(fā)展特點(diǎn)，不斷對(duì)其進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化和改造，為焦化生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展做出有效貢獻(xiàn)。

3.2焦化自動(dòng)化控制系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于DCS的焦化自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是從硬件和組態(tài)軟件兩方面入手，來進(jìn)行具體的平臺(tái)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)主要指的是控制站、主控制卡、集線器等，控制站在整個(gè)焦化控制中起著極其重要的作用。主控制卡的作用是對(duì)焦化生產(chǎn)中各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析和傳輸，從幫助管控人員實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焦化生產(chǎn)的準(zhǔn)確控制。在控制站內(nèi)有著各種各樣的卡件組合，這些卡件組合能夠在焦化生產(chǎn)中有效采集、分析、控制所對(duì)應(yīng)的工藝環(huán)節(jié)以及設(shè)備的信息參數(shù)。在自動(dòng)控制軟件系統(tǒng)中，包括監(jiān)控和組態(tài)軟件兩部分。監(jiān)控軟件部分能夠在DCS監(jiān)控中人機(jī)界面，使管控人員能夠根據(jù)具體工作需求隨時(shí)切換各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的畫面，調(diào)控各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的具體參數(shù)，同時(shí)在整個(gè)顯示界面中能夠?qū)⒏魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的參數(shù)信息都顯示出來，并且進(jìn)行各自部分操作時(shí)不會(huì)對(duì)其他部分產(chǎn)生影響，這就給管理控制提供了有效幫助。

4DCS控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用中的問題和改進(jìn)策略

在當(dāng)下整個(gè)焦化行業(yè)中各種各樣的先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)層出不窮，為焦化行業(yè)的發(fā)展做出了極大幫助，其中自動(dòng)化控制技術(shù)就是當(dāng)下最為先進(jìn)有效的技術(shù)之一，通過應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)大大促進(jìn)了焦化生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全性的提高。所以在當(dāng)下焦化企業(yè)都在積極進(jìn)行焦化自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，同時(shí)為了進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能、性能和穩(wěn)定性的提高，在其中融入了融入DCS控制系統(tǒng)，從而更好完成對(duì)焦化生產(chǎn)中各生產(chǎn)環(huán)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備的分散管理和集中控制。然而通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，雖然基于DCS的焦化自動(dòng)化控制系統(tǒng)在整個(gè)焦化生產(chǎn)中發(fā)揮了極其良好的應(yīng)用效果，但是在具體資源調(diào)配和外排放控制等方面卻存在一定的問題和不足，難以滿足當(dāng)下綠色環(huán)保的發(fā)展要求，尤其在當(dāng)下工藝復(fù)雜性和生產(chǎn)負(fù)荷要求都在不斷增加，在此過程中會(huì)產(chǎn)生更多的能源消耗和污染排放。而現(xiàn)階段DCS控制系統(tǒng)在運(yùn)行中難以滿足各方面的需求要求，控制誤差相對(duì)較大，因此在今后DCS控制系統(tǒng)的研發(fā)、優(yōu)化和完善中需要結(jié)合焦化生產(chǎn)工藝的發(fā)展以及當(dāng)下環(huán)保管控要求對(duì)其進(jìn)行深層次的優(yōu)化完善，這樣才可以使DCS控制系統(tǒng)在焦化生產(chǎn)中發(fā)揮出更好的作用，更好促進(jìn)焦化行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

5結(jié)語

焦化行業(yè)的發(fā)展和焦炭產(chǎn)量的增加離不開自動(dòng)化控制系統(tǒng)的幫助，它是提升生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的最有效方法之一。但是為了更好提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能和作用，在當(dāng)下也需要將其與DCS控制系統(tǒng)有效結(jié)合到一起，合理科學(xué)的進(jìn)行相關(guān)軟硬件系統(tǒng)的建設(shè)和配置，構(gòu)建出更加全面完善的自動(dòng)化控制平臺(tái)，對(duì)焦化生產(chǎn)中各個(gè)過程各個(gè)環(huán)節(jié)以及各相關(guān)設(shè)備的集中控制、分散控制和分級(jí)管理，提高焦化生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)焦化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者：董萌 單位：山鋼集團(tuán)山信軟件萊蕪分公司特鋼事業(yè)部動(dòng)力站