集散控制系統在氧化鋁生產蒸發車間的應用

摘要：

蒸發車間是拜耳法生產氧化鋁的六大主體車間之一。本文介紹采集散控制系統在蒸發車間的應用闡述該系統的配置、控制的功能和控制點及實現方法。

蒸發車間作為氧化鋁生產的六大主體車間之一，該車間生產效能的大小和正常

運行對氧化鋁生產的產品質量、生產成本以及經濟效益起著至關重要的作用。

下面我們分幾個步驟來描述集散控制系統在蒸發車間中的應用及實現方法

1.蒸發車間工藝簡介

蒸發車間接受從分解車問送來的循環母液（液體苛性堿）先進入蒸發原液槽工段調配成原液然后在經過蒸發站處理，蒸發站由六效降膜蒸發器和強制循環結晶蒸發器及三級閃蒸組成，蒸發采用逆流流程。原液由末效逐級送到前效蒸發，最后到I效。

2.蒸發車間控制方式

車間生產流程的控制，是采用國外知名品牌羅克韋爾（Rockwell）Logix集散控制系統，以車間為單位，設蒸發車間控制室，采用操作站集中控制和操作的方式，對整個生產過程的信息集中地進行監視和控制，充分利用集散控制系統的優越性能，實現生產過程的監視、控制和管理的集中化和自動化。

3.蒸發車間控制系統的主要控制范圍

根據氧化鋁的生產工藝蒸發車間主要分蒸發原液及水洗、蒸發站、排鹽苛化、循環母液制備、液體堿儲槽等工段。

根據工藝自動化水平要求本系統采用LOgix集散系統處理器Logix5555，冗余網絡下掛就地I/O機架，并通過網路通訊模塊，與其它設備的通訊來實現生產過程的監視、控制和管理的集中化和自動化。

4.DCS系統硬件詳細配置

4.1蒸發車間集散控制系統硬件配置

蒸發車間冗余控制系統主站硬件配置：LOGIX5555處理器、冗余機架電源套件、控制網冗余通訊模塊、冗余控制模塊。

控制系統采用的IO卡件，全部帶有微處理器芯片，現場輸入的信號在卡板上進行量程的整定，信號特性的設置，A/D和D/A轉換，大大降低了處理器的負荷。全部卡件都具有帶電插拔功能及故障報警功能并都采用工業級標準的電子器件，據有可靠性。

4.2控制室的硬件配置

控制室使用三臺工控機，其中工程師站一臺，操作員站兩臺。工程師站安裝RSViewStudio系統開發軟件，通過它可調出任一系統組件（如顯示畫面，歷史數據定義，報警定義等）并進行編輯。在工程師站上生成的任何顯示畫面，趨勢圖等，均可通過通訊總線保存到操作員站。兩個操作站主要完成系統維護以及系統軟件的修改、下載、在監視系統運行狀況等操作。操作站主要用于生產中的工藝流程畫面顯示、設備操作、工藝參數設定、生產數據收集和記錄。

5.集散控制系統網絡配置

蒸發車間控制系統控制站內部的通訊采用ControlNet控制網絡來實現，其間的通訊可實現對時間有苛刻要求的計劃信息傳送，也可以傳送對時間無苛刻要求的非計劃性報文信息。ControlNet網絡是一種開放的標準工業用網絡，其通訊速率為5Mbps通訊距離可達30公里。控制網絡可形成光纖環網。現場控制站與上層計算機間的通訊采用1 OOMbPS速率的

Ethernet/IP工業以太網來實現。Ethernet/IP通訊協議在傳統的TCP/IP協議基礎上，根據工業控制的需求植入了能滿足實時性要求的應用層代碼，從而在保持商用以太網大帶寬的前提下實現了對實時數據的準確響應，同時保持與商用以太網設備的徹底兼容性。

6.蒸發車間集散控制系統系統的功能及應用

Logix集散控制系統系統處理器Logix5555，CPU采用工業級芯片，內存容量最大8M。處理速度為0.06ms/K典型指令，具有豐富的常規連續控制與運算功能模塊，通過有關功能模塊的組合，可實現各種控制功能的常規控制功能，除能執行常規的控制功能外，且能完成當代一些高級控制算法，如統計算法、冪運算、指數運算等高級控制功能、并具有很強的順序邏輯控制功能、對大量非控制的過程變量進行采集、處理和分配的數據采集功能、支持EtherNet、ControlNet、DeviceNet、FF、Modbus、Profibus、Hart等現場總線功能，以及為滿足用戶離線組態的要求，在離線方式下，進行系統組態及功能調試仿真線的組態功能控制系統在Logix集散控制系統系統強大功能的基礎上，主要來完成蒸發車間域工藝生產過程中的數據采集、數據處理、順序控制、回路控制及其它附屬設備的聯鎖控制及相關參數的顯示、報警、趨勢、打印報表和數據通信等功能。

相關參數的處理及顯示、報警、趨勢、和報表的應用

6.1在計算機上顯示，全部工藝流程面，通過該畫面可以直觀系統的了解全部生產過程。

6.2在計算機上檢測所有設備的狀態，并根據不同的狀態用不同的顏色顯示。

6.3提供系統的運行參數中，那些參數處于報警狀態，聯鎖條件及故障診斷報警一覽表提示給操作人員，并由控制系統作出相應處理，以確保系統安全可靠運行。

6.4動態檢測所有生產數據，包括流量、壓力、溫度等并根據不同的報警狀態，使用不同的顏色進行顯示。

6.5通過授權操作人員可以對系統運行參數的設定值進行設定和修改，設定值或修改值一旦輸入并確認后，系統會自動按設定值或修改值運行。

6.6對具有PID回路控制等具有系統調節要求的PID控制回路，給出該調節系統的設定參數和反饋參數的數字或棒圖顯示，可以清晰地看到調節和過程動態參數變化。

6.7根據工藝要求對檢測參數，進行采集并繪制成曲線給予實時顯示，并也可歷史趨勢顯示。

6.8根據生產情況，生成生產報表。

7.結束語

通過采用集散控制系統大大提高了本車間的控制精度，對判斷事故原因、事故處理的速度和準確性也有顯著的提高，使設備運行安全而穩定，并通過集散控制系統有效的控制使本工段各項工作指標達到工藝控制要求，同時也提高了生產效率減少了能耗及原料的損失和浪費，最終實現生產技術經濟指標達到最佳狀態的目標。

作者簡介：

喬偉（1968.8.7-），男，漢族，籍貫：河南洛陽，新疆工程學院，化學與環境工程系，職稱：工程師，本科學歷，研究方向：自控、化工。