霍尼韦尔ExperionPKS系统在醋酸行业中的应用(2)

整个控制系统采用冗余方式进行操作和控制，其中包括简单控制回路72套；复杂控制回路25套；模拟量输入409点；数字量输入345点；数字量输出173点；联锁回路55套。

2.1系统硬件配置及功能

(1)现场操作员站共八台，其中第一控制室五台，第二控制室三台。都采用工业级DELL计算机P4 2.8G，内存512MB，21英寸纯平显示器，分辨率为1024X768。机器的总体性能快速、稳定，操作员站可以显示生产过程工艺流程图和过程参数、打印报表、显示过程参数的历史趋势图及控制调整过程参数等。每个操作站都是冗余数据网络上的一个站，虽然操作员站的使用各有分工，但任何显示和控制功能均能在任一站上完成。为防止操作人员、DCS工程师和维护人员的误操作，针对不同的人员赋予不同的操作权限，提高了系统的安全。

(2)工程师站（服务器）采用冗余配置，采用一对配置相同的服务器, 以主/从结构方式相互支持。当主服务器出现故障时，从服务器自动转换为主服务器，并从控制器或RTU中采集数据，为操作站提供数据服务。主服务器通过冗余网络将数据库中所有数据处理信息传送到从服务器，使得主从服务器之间可以同步运行，配置图见图3。它主要用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改,工程师能够通过通讯总线，既可调出系统任一个控制器的系统组态信息和有关数据，还可使用户将组态数据从工程师站上下载到各控制器和操作员站。此外，当重新组态的数据被确认后，系统能自动地刷新其内存。并设置软件保护密码，防止一般人员擅自改变控制策略、应用程序和系统数据库[1]。

图3  Experion PKS 冗余服务器配置图

(3)控制站采用高性能的全冗余的PKS混合控制器和I/O硬件，分别布置在控制室内的机柜中，混合过程控制器的主要部件是控制处理器模件（CPM），包括机架、控制网络通讯模件、控制处理器模件和可选的冗余模件等。其主要完成功能有：测量值运算、常规调节控制、复杂控制、逻辑控制、顺序控制，批量控制等,所有控制功能采用组态的方式按功能块单独进行。

(4)报表记录打印采用通用网络打印机，任意一台操作站（工程师站）均可以向打印机传递数据并打印；打印机能自动、连续地打印报表、报警、系统维护记录等，也能按命令要求打印报表、屏幕画面、趋势和组态数据表等，并能进行全屏幕拷贝。

2.2系统网络配置及组态软件[2]

(1)过程通讯部分由工业控制网（CONTROLNET）和过程以太网（ETHERNET）组成。CONTROLNET要用来连接操作站/工程师站和控制器。可以支持5对冗余控制器，通讯距离最远可达10000米。ETHERNET网络作为PKS系统的数据管理网络，主要连接人机接口和各种网络设备，通讯速率为10MB/S或100MB/S，支持TCP/IP协议和NetBEUI协议，保证数据的正常传送，同时保证了设备的互换性，降低了备件成本，CONTROLNET和ETHERNET网络均为1:1冗余配置。

(2)Experion PKS的控制策略用Control Builder生成，Control Builder是图形化的面向对象的工具，支持Experion PKS的控制器和应用控制环境节点ACE。在Control Builder中进行控制策略的设计，生成控制策略的文档，并可进行在线监控。Control Builder 提供全面的I/O 的处理， 包括FF 现场总线和Profibus，提供功能块FBs (Function Blocks)的算法库，支持所有连续的、逻辑的、电机控制的、顺序的、批量的以及先进的控制功能。Honeywell提供的各种功能块，可以实现不同控制功能。每一个功能块带有一系列的参数，用于直观显示该功能块所具有作用。功能块之间的互联，可以通过 “软接线”的方式非常方便地实现，以构筑控制策略和应用。组态完的控制模块见图4 ：

图4 简单调节功能图

在醋酸的整个生产过程中需要顺序控制、常规控制及一些联锁报警等系统，由于在Experion PKS Control Builder的控制算法库中，除包括过程变量、调节控制、现场总线（设备和控制块）、电机控制、离散逻辑、顺序控制等标准的算法外，还包括一些通用块，如旗标量、数值、时钟、数组变量等。所以在醋酸的试车期间，多次在线对控制方案进行更改，非常方便，极大的缩短了试车时间，提高了效率。

3、控制策略及实施方案

3.1 合成工艺的流量稳定控制系统

原料进料量FT03 控制的好坏对工艺操作参数的稳定性影响很大，而且许多控制与此回路有关，故此参数非常重要，为避免系统受到较大干扰而影响下游操作，当负荷发生变化增加时，变化率要有一定的限制，在减负荷时，变化率不做限幅，并且还要考虑吸收原料FT04 的影响。在正常情况下，此参数还要同反应液流量FT01及常压塔回流量FT02保持一定的比值关系。控制系统框图见图5

图5 合成装置流量稳定控制图