I/ASeries系統在空分裝置中的應用

伊穎 吳振衛

【摘要】近年來，煤化工項目持續升溫，作為煤化生產中不可缺少的一個單元，空分裝置被大量建成投用?？辗盅b置即對空氣進行分離的裝置?，F階段，空分

裝置普遍采用低溫深冷的方法進行生產，產出的、氣氮氣氧、液氧、液氮和液氬均是化工生產不可或缺的重要原料和產品。本文主要簡單介紹了空分工段采用的DCS系統的特點及其軟硬件在裝置中的配置和應用。

【關鍵詞】DCS 空分控制系統;系統配置;控制功能

1.I/ASeries 系統概述

1.1 I/ASeries是開放式的DCS系統

所謂開放，是指任何兩個遵守模型和有關協議標準的計算機系統均能實現網絡互聯，其技術規格是公之于眾并可以免費得到的。

為了達到開放系統的目的，I/ASeries在硬件、軟件和通訊網絡的設計均全面采用國際公認標準。

（1）在軟件上采用與標準的UNIX系統完全兼容的VENIX和SOLARIS操作系統。（2）I/ASeries的應用軟件與硬件彼此獨立。不會因為硬件的更新而造成軟件無法使用。（3）與UNIX兼容的由第三方開發的軟件，可以不作修改或稍作修改便可應用于I/ASeries 中。（4）采用C和FORTRAN等高級編程語言，以便于軟件資源的共享。

1.2 I/ASeries智能自動化的特點

（1）硬件，I/ASeries四代兼容，從CISC到RISC，從Intel 到MICRO SPARC，實現了長壽命的設計思想。（2）軟件，與UNIX系統V兼容的實時多任務VENIX操作系統和SunSoft Solaris操作系統，軟件獨立于硬件。（3）通訊，建立于OSI模型上，符合IEEE標準，遵循MAP協議，這樣可以與MAP兼容的非福克斯波羅產品納入I/ASeries系統。

1.3 I/ASeries的網絡結構

I/ASeries的通訊網絡結構分為四個層次：寬帶局域網（BROADBAND LAN）載波帶局域網（CARRIERBAND LAN）節點總線（NODE BUS）現場總線（FIELD BUS）這些通訊標準都與MAP兼容。

2.空分裝置流程簡介

空分裝置包括機組部分和精餾部分。機組部分指空分裝置壓縮空氣的二大機組，即空壓機、增壓機?？諌簷C、增壓機兩臺壓縮機分別安在汽輪機的兩側，通過聯軸器和變速箱分別與汽輪機軸相連接，簡稱一拖二系統。空壓機將從大氣吸入的空氣壓縮后送往空分裝置精餾部分。壓機將來自純化器的干燥空氣，經一、二段加壓后分兩部分，一部分送往精餾部分的增壓透平膨脹機;其余部分經三段繼續加壓后，送往精餾部分。壓縮機正常運行由中央控制室控制。

精餾部分包括空氣預冷單元、純化單元、透平膨脹單元、主（高壓）換熱器部分、冷箱內精餾塔部分、氬精餾部分、產品貯槽部分等。環境空氣經過濾器過濾，進入空壓機壓縮后進入空冷塔，與中部入塔的循環水和頂部入塔的冷卻水逆流換熱，空氣被冷卻。經除霧去沫后進入分子篩的純化器除去空氣中的水份、CO2、乙炔及其它碳氫化合物后分為兩路，一路進入主換熱器，進入下塔進行精餾;另一路一部分進入增壓機，從增壓機二段冷卻器后抽出，進入增壓透平膨脹機的增壓端;另一部分從增壓機末級引出，經冷卻后進入高壓換熱器，節流降壓后進入氣液分離器，分離后的液空和空氣分兩路進入下塔參與精餾。

3.I/Aseries系列硬件在裝置中的應用

空分裝置的DCS系統采用的是SUN工作站，其硬件主要有控制器（CP 2對）、I/O卡件、工程師站1臺、操作站4臺、報警打印機1臺、報表打印機1臺、畫面打印機1臺、組態畫面打印機1臺。其中控制器與工程師站、操作站通過網關相連，操作站與打印機通過網關相連。

3.1 AP應用處理機

AP 應用處理機可以完成兩個基本功能，其一是他們可以完成大量的計算和管理，其二是作為文件服務器站，他們處理來自文件服務器站本身或其它站的文件請求。

3.2 操作站處理機WP

操作站處理機和它所連接的外部設備一起，在用戶和所有系統功能之間提供一個界面，即作為系統站和操作員之間的接口。它從處理站和其他系統站接受圖形和文本信息并產生視頻信號，在CRT上顯示。

3.3 工程師站AW51

工程師站為獨立安裝，裝有系統軟件和應用軟件以及實時數據庫、歷史數據庫等管理軟件。實現對空分系統控制組態、監控畫面組態、歷史及趨勢數據的組態功能。按照應用操作站處理機 AW 進行配置，具有應用處理機 AP 及操作站處理機 WP 的功能，作為 AP 承擔網絡上的服務器功能，同時作為 WP 提供人機接口。

3.4 控制處理機CP

CP60在I/ASeries系統中可算作最重要的硬件，它是一個可選的容錯站，和它相連的現場總線組件（FBM）一起，可按組態好的方案對過程進行控制。它可實現連續控制、梯形邏輯控制和順序控制等功能。完成數據采集、檢測、報警和傳送信息的功能。

4.操作系統簡介

空分裝置采用的SUN工作站是SUN公司具有自主版權的UNIX操作系統。它是一種多用戶，多任務的操作系統，它的安全性和可靠性均勝于一般的系統。在I/A的工程師環境下UNIX操作系統的進入和退出是需要輸入命令的，UNIX常用的命令有ls、cd、mkdir dname、rmdir dname、format等。

5.系統組態

系統組態，即是指對DCS的軟硬件構成進行配置，同樣也是為系統設定各項參數的操作。其主要工作包括：各硬件在軟件中的配置、組態畫面的設計、人機界面的繪制、控制程序和方案的編寫等。對空分裝置工藝需求的測點清單，進行測點的統計和卡件的選型并合理分配后，通過系統組態，達到使硬件配置、信號采集的類型、控制的方案選用、運行中的數據和畫面在軟件中體現出來。

ICC組態器是I/ASeries 50系統提供的組態工具，首先要改變為工程師環境才有權限進入ICC組態器，可以選擇CIO_Config，進入控制組態的compound總貌訪問畫面，對組合模塊和模塊進行編輯。針對每個測點的屬性來填寫模塊的參數。

流程圖組態是建立系統與操作員之間的接口畫面，把用顯示建立產生的靜態顯示轉換成能反映過程情況的動態顯示。以便讓操作員簡單直觀的對生產過程進行控制。本系統的流程圖組態工具是Display Build和FOXDRAW繪圖工具。

6.總結

本文主要介紹了空分裝置應用的I/A系統特點，以及該系統的軟硬件特點在空分系統中的應用?？辗衷诠に嚵鞒讨刑幱谥匾恢?，它的穩定性嚴重影響著后續系統的生產，因此此工段對控制系統的穩定性要求較高，福克斯波羅公司的I/ASeries系統經過長時間運行觀察故障率較低，符合系統的要求，然而隨著裝置生產運行及實踐研究，我們將努力把控制系統整理優化的更加完善、優良、安全、節能。

參考文獻

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[2]袁任光.集散型控制系統應用技術與實例[M].機械工業出版社，2005.

[3]李政.DCS 在空分設備中的應用[M].機電工程，2000，3.

作者簡介：

伊穎（1987—），女，大學本科，畢業于沈陽化工大學，助理工程師，現供職于兗礦魯南化工有限公司。

吳振衛（1970—），男，大學本科，畢業于山東理工大學，助理工程師，現供職于兗礦魯南化工有限公司。