焦油技术方案

@anodeauto.comTel:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATION焦油加工工程DCS系统技术方案1总述1.1项目概况唐山沙利玛有限公司焦油加工工程为新建项目，位于河北省唐山市京唐港，规模为7.2万t/a。本文为焦油加工工程DCS系统技术方案。焦油加工程DCS系统涉及8个工段，系统总控制规模为297点：#工段热电阻输入AI(RTD)热电偶输入AI(K)模拟量输入AI(4-20mA)模拟量输出AO(4-20mA)开关量输入DI开关量输出DO1827废水脱酚252332840焦油蒸馏21527716143843洗涤分解79511114847工业萘20630718145176油库556853沥表成型3557循环水处理21528锅炉房210合计5711962158541.2设计原则作为新建项目，DCS系统宜采用较高标准，在技术上应有一定的超前性，充分考虑到未来发展的需要，并充分利用现代信息技术与自动化控制技术，实现过程控制的自动化，以利于企业提高效率和质量，进而提高效益。@anodeauto.comTel:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATION为此，在进行方案设计时，遵循以下设计原则：1）系统设计的总原则是安全可靠、技术先进、经济实用；2）电气元器件及智能控制产品要选择高性价比的产品；3）系统具有高可靠性、高稳定性，充分满足工艺和连续生产的要求；4）技术适度先进，扩展与升级容易，做到适用、好用、够用、易扩展；5）基础自动化工业控制网络结构清晰，传输效率高，并实现电仪一体化；6）具有完善的人机界面，实现设备监控与管理之间无缝隙的数据共享与一体化集成，有助于提高控制与管理一体化水平；7）在技术适度先进的基础上，充分考虑经济性。1.3设计依据本方案的设计依据如下：1)用户提供的招标文件；2)用户提供的有关的设计成果；3)踏勘现场和与用户沟通过程中，对用户意图的了解及用户的要求；4)IEC标准和中国国家标准。我方提供的技术设计，均符合相关的IEC和中国国家标准。在我方提供的文字资料、图纸资料和产品标识中，均采用IEC和中国国家标准的规定的术语和符号。2系统总述2.1系统结构DCS系统由控制站(ControlStation)和操作员站(OperatorStation)构成，其中控制站1个(CS)，操作员站2个(OS1、OS2)。控制站位于控制室，由PLC系统构成。PLC选用一套S7-400CPU作为控制主站，选用5套S7-300I/O作为从站。从站提供了现场开关量信号和模拟量信号与DCS系统联接的I/O模板。从站与主站之间通过实时现场工业总线Profibus联接。主站的CPU自I/O模板接采集到的信息，并经过软件处理后，将指令信息发送到I/O模板。特别指出的是，考虑到系统的规模、特点，我方认为，针对本工程的应用，S7-400CPU比[e-mail]:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATIONCPU具有更高的性价比(后文详述)，故本方案选用S7-400CPU与S7-300I/O共同组合DCS系统的方案。在综合楼上的控制室(控制中心)设综合操作台。综合操作台放置2台工业计算机作为操作员站(OS1、OS2)。操作员站提供大屏幕彩色显示器，运行基于WINCC的组态软件，为操作人员提供友好的人机界面和信息处理功能。操作员站还提供两台打印机，分别用于报警/记录的输出和文档打印。2台操作员站同时运行，提供相同的功能，互为热备。操作员站可以兼作工程师站，运行基于Step7的PLC编程工具软件，以对系统进行维护。控制站和操作员站的软件均可通过工程师站进行在线的维护，而不影响系统的正常运行功能。操作员站和控制站之间采用实时工业总线网络Profibus联接，实现3个网络节点的快速、可靠的通信，使信息层和控制层集成于一个统一的系统。软件系统由人机界面软件(HMI)和过程控制软件构成，依据过程工艺要求开发。HMI软件运行于工业计算机，执行人机信息交换和信息处理功能，采用在WINCC软件工具开发和维护。过程控制软件运行于PLC中，执行数据采集、过程调节、逻辑控制功能，采用Step7软件工具开发和维护。2.2I/O配置按用户要求，I/O规模要求具有20%的冗余，据此，IO的配置点数如下：#类型需用点数配置点数冗余点数冗余比例配置模块1AI（RTD）57721521%92AI（K）1116531%23AI（4－20mA）961202420%154AO（4－20mA）[e-mail]:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATION3控制站3.1CPU主站控制站采用一套S7-400CPU，这是西门子(SiemensA&D)为多种类型的控制提供的功能强大的高性能控制平台，具有较高的性能价格比。这个平台是模块化的，可以有效地设计、建立和修改。在这一平台上，用户就可以实现顺序控制、过程控制、传动或运动控制的任意组合。S7-400既具有DCS系统综合的操作和监视功能、完善的记录、报警和信息管理功能、全面的逻辑控制功能、模拟控制和顺序控制功能等，又拥有PLC系统高速位处理功能。该系统自动化程度高，功能完善，操作简单、直观。S7-400CPU是应用于S7-400系统本地基板上的一个CPU模板。CPU是一种数字化的电子操作系统，它使用用户保存在可编程存储器中的指令进行操作。这些指令用于实现一些专用功能，诸如逻辑、过程顺序控制、时序、耦合、算术运算等，以通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。S7-400CPU模板具有强大的整数和浮点运算能力及网络通信能力。它是超级32位RISCCPU，内存最大可扩展至8Mbyte,还有最大可到512kbyte的FlashMemory，该FlashMemory可内嵌实时多任务操作系统和监控软件。此外，它还具有LED自诊断功能，直接显示该模板的工作状态和故障情况，并具有后备电池，用以保存系统的正常关闭，防止数据的掉失。后备电池在无外部电源供电情况下，可维持约3年。选择CPU时，须考虑本工程的以下特点：1)控制规模中等(共有297)，但模拟量规模较大(185通道)，对CPU的运算速度要求较高；2)过程调节回路较多，对CPU浮点计算能力、调节指令功能和内存要求较高；3)生产过程为连续生产，对CPU的可靠性要求较高。本系统CPU的主要特点及性能参数如下：1)高性能的数据运算能力：a)指令执行时间：0.1us(位、字或定点数加法操作)，0.6us(浮点数加法操作)；b)计数器：数量：256，范围1-999；c)定时器：数量：256，范围10ms-9990s；@anodeauto.comTel:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATIONd)最大块容量：64kB；2)强大的I/O能力：支持多达131072个开关量或81932个模拟量；3)存储能力强：提供256KBRAM，并且可以扩展；4)通讯能力强：a)通讯接口：集成的ProfibusDP接口和MPI/DP接口；b)通讯速率：12Mbps；c)连接节点数量：16个(MPI/DP)；64(ProfibusDP)5)实时诊断功能：故障和中断事件保存在FIFO缓存器中，并标上时间，供诊断使用；6)集成的HMI服务：只需为HMI设备定义数据源和目的地，系统能自动地循环传送参数。3.2I/O从站I/O系统S7-300I/O模板，通过ET-200接入总线网络。I/O模块相当于电-数信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。所有与总线相连的I/O模块都是经过光电隔离，确保安全和无故障操作。所有开关量输入和开关量输出信号都经过中间继电器柜与I/O模板，中间继电器采用Omron系列继电器，容量为5A@220V，DCS系统与外部电气回路在DCS柜的出线端子排交接。本系统I/O模板具有以下特点：1)无需硬件设置，全部通过软件组态，易于快速配置I/O系统；2)支持生产者/消费者通信模式，I/O模板仅需要时产生信息，从而减轻处理器负担，提高系统效率；3)I/O模板种类丰富，满足各种控制信号要求，模拟量输入输出模板具有13bit分辨率；4)模拟量支持模板级的工程单位转换，双重高低报警；5)所有I/O模板均设有信号开路或短路检查、一次元件工作状态检查、信号范围检查等检查功能。这一功能在每次扫描过程中同时完成，作为判断信号是否有效的重要依据之一。同时输入模板均设有专用的滤波功能，以防止信号不稳定和接点抖动；@anodeauto.comTel:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATION6)所有的I/O模板都带有CPU，I/O扫描/输出周期（最小2ms）及采样时间是可以组态的，可大大减轻CPU模板的负荷；7)在I/O模板级完成输入滤波、工程单位转换及对非线性输入的线性化；8)各过程I/O单元具有较强的自制能力，保存主机下装的初始化信息及其它初始设置信息；9)所有I/O模板均采用可拆卸的接线臂，更换模板时不需要解除联接电缆，所有模板支持热拆拔。本系统I/O模板主要性能参数：1)模拟量输入模板a)输入信号：可组态，0-20mA/4-20mA/0-10V/1-5V/±10V/…(模拟型)；RTD100(热电阻型)；E/N/J/K(热电偶型)；b)电压输入时允许的输入电压(max):30V；c)电流输入时允许的输入电流(max):40mA；d)与背板总线的隔离：有；e)分辨率：13bit；f)运行误差极限：±0.1%；g)模板干扰抑制频率：400/60/50/10Hz(可组态)；h)功耗：1.3W(模拟型)，4W(热电阻/热电偶型)2)模拟量输出模板a)输出信号：可组态，0-20mA/4-20mA/0-10V/1-5V/±10V/…；b)额定负载电压：24VDC；c)负载阻抗(max)：1kΩ(电压)；0.5kΩ(电流)；1uF(容性)；1mH(感性)；d)电压输出短路电流(max)：25mA，有短路保护；e)电流输出开路电压(max)：18Vf)与背板总线的隔离：有；g)分辨率：12bit；h)通道转换时间(max)：0.8ms；i)运行误差极限：±0.5%(电压)，±0.6%(电流)；j)模板干扰抑制频率：400/60/50/10Hz(可组态)；@anodeauto.comTel:0315-7820508Fax:[phone]阿诺达自动化ANODEAUTOMATIONk)功耗：6W3)开关量输入模板a)额定负载电压：24VDC；b)输入延迟：1.2-4.8s；c)隔离测试电压：500VDC；d)功耗：6W4)开关量输出模板a)额定负载电压：24VDC；b)隔离测试电压：500VDC；c)功耗：5W3.3电源通过电源模块，实现220VAC与系统的隔离，改善电源的品质，提高系统的可靠性。可在市电断电情况下，提供20ms能量使系统有序关闭，当外部市电