霍尼韋爾PKS系統(tǒng)在聚酯裝置的案例

1、引言

江西龍鵬特種纖維股份有限公司聚酯（PET）裝置由中國紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用國內(nèi)開發(fā)的以醋酸銻為催化劑、二氧化鈦為消光劑、精對苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為原料的直接酯化、連續(xù)縮聚的五釜流程工藝路線，生產(chǎn)纖維級半消光聚酯切片。主控制系統(tǒng)為集散控制系統(tǒng)（DCS）,采用的是霍尼韋爾（Honeywell）的PKS系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹PKS系統(tǒng)在裝置中的應(yīng)用情況。

2、系統(tǒng)介紹

2.1　系統(tǒng)構(gòu)成

PKS（Process Knowledge System） 是過程知識(shí)系統(tǒng)的簡稱。PKS控制系統(tǒng)是Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系統(tǒng)。它集合了Plantscape系統(tǒng)組態(tài)方便的特點(diǎn),又集合了TPS控制系統(tǒng)硬件上的優(yōu)點(diǎn)而推出的一款全新的DCS控制系統(tǒng)。我公司聚酯裝置的PKS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

·網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

1）以太網(wǎng)（TCP/IP）
傳輸速率為：100M/10M波特率；
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：server,station,priter（switch,hub）等；
傳輸介質(zhì)：雙絞線：接頭（為RF45，網(wǎng)卡），距離為100m以內(nèi)；

2） SCN（Supervisory Controlnet）監(jiān)控層
傳輸速度：5M波特率；
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：CPM，及其他通訊摸件（如PCIC）；
傳輸介質(zhì)：同軸電纜；網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻；
傳輸協(xié)議：IEEE8023，令牌方式；

3） I/O Controlnet
傳輸速度：5M波特率；
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：PMIO（輸入輸出卡件）、SIM等；
傳輸介質(zhì)：同軸電纜；網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻；
傳輸協(xié)議：IEEE8023，令牌方式；

·系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）冗余配置
　　
[1>服務(wù)器冗余：PKS過程系統(tǒng)的服務(wù)器可以冗余配置，以提供更高等級的可靠性。采用一對配置相同的服務(wù)器，以主/從結(jié)構(gòu)方式相互支持。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，從服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，并為操作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主服務(wù)器通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)處理信息到從服務(wù)器，使得主從服務(wù)器之間同步。

[2>現(xiàn)場處理器（CPM）冗余配置:通過光纖連接冗余模塊RM（redundantmodule）來實(shí)現(xiàn)冗余通訊。可在500ms內(nèi)自動(dòng)切換。
　　
[3>網(wǎng)絡(luò)通訊冗余配置：以太網(wǎng)可冗余配置，即，LINKA、LINKB；SCN、I/O Controlnet可以冗余配置。
　　
[4>對于PKS系統(tǒng)，IOP可以冗余（即輸入輸出卡件可以冗余）

（2）混合控制器：CPM

如圖2所示，混合控制器有機(jī)架、電源、控制處理模件（CPM）、controlnet接口、冗余模件和輸入輸出模件組成。還可以包括一個(gè)可選的電池?cái)U(kuò)充模件。機(jī)架由5種規(guī)格-4槽，7槽，10槽，13槽，17槽等。所有的模件都可以帶電插拔。控制處理器模件是雙寬度的，占用兩個(gè)機(jī)架槽位。處理器是100MHZ的PowerPC 603E,帶有8M字節(jié)的EDAC內(nèi)存。CPM支持非冗余或冗余配置兩種方式。4M字節(jié)帶奇偶校練的內(nèi)存。

2.2　硬件說明

1）服務(wù)器、操作站、打印機(jī)等；

服務(wù)器通過PCIC卡與下層（SCN）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換通訊；TC-PCIC01Typical系統(tǒng)適用于1個(gè)server（可冗余）和10-12個(gè)station；processor主頻 1GHZ;RAM 384MB以上；

NETWORK 10Mbps;
顯卡 1014×768 65K
硬盤 18.2G
一般選 Dell power

2）SCN 監(jiān)控層；

A、PS （power supply）:提供120/240AC給機(jī)架，背板，卡件供電。MC-PSRX04提供卡籠箱的DC電源。TC-FPDXX2
B、CNI （CONTROLNET INTERFACE MODULE）；與其它網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行通訊的通訊接口。TC-CCR013
C、PM 過程處理器：占兩個(gè)槽，是控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、控制等。TC-PPRS021
D、RM 冗余模件；TC-PRR021
E、IOLIM（I/O LINK INTERFACE MODULE）:負(fù)責(zé)與CPM與PMIOP的通訊；可帶電插拔。TC-IOII01

3） Romal I/O

A、卡籠箱：file裝PMIO的卡籠箱，一般有7，15槽。
B、PMIO （輸入輸出卡件）

控制站使用的I/O卡件的種類有:HLAI高電平模擬量輸入卡（16點(diǎn)）、AO模擬量輸出卡（16點(diǎn)）、DI開關(guān)量輸入卡（32點(diǎn)）、DO開關(guān)量輸出卡（32點(diǎn)）、LLMUX多路低電平模擬量輸入卡（32點(diǎn)）。除控制站本身采用冗余外，控制回路的I/O卡件也采用冗余，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

C、FTA（現(xiàn)場接線端子）

MC-TAIH12、MC-TAOY22、MC-TAIH02、MC-TLPA02、MC-TAMR03、MC-TDOY22、MC-TDIY22

2.3 軟件說明

（1）control Builder——Control Builder是一種圖形化的、面向?qū)ο蟮摹⒒诖翱诘墓こ坦ぞ撸糜谶^程系統(tǒng)控制處理器的控制執(zhí)行環(huán)境和應(yīng)用控制環(huán)境的控制策略的設(shè)計(jì)、組態(tài)、和實(shí)施。用于組態(tài)硬件,如網(wǎng)絡(luò)、I/O模件、控制器、和現(xiàn)場總線設(shè)備，以及組態(tài)控制點(diǎn)，如調(diào)節(jié)控制、設(shè)備（馬達(dá)）控制、邏輯控制、順序控制和特殊的用戶定義的功能等。

（2）QUICK BUilder——QUICK Builder使得用戶可以組態(tài)第三方的控制器/RTU，以及它們的點(diǎn)、組態(tài)操作站和打印機(jī)。Quick Builder使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，提供篩選數(shù)據(jù)庫的用戶顯示、多點(diǎn)編輯工具、和直觀的窗口風(fēng)格的用戶界面，極大地提高了組態(tài)效率。關(guān)系數(shù)據(jù)庫還捉供用戶自定義的域，可以用來設(shè)置終止調(diào)度，記錄接線編號(hào)等，同時(shí)還提供標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表。ExperiOn PKS過程系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的添加和修改均可以在線進(jìn)行。

（3）Display Builder ——Display Builder是面向?qū)ο蟮模苫挠脩舢嬅娼M態(tài)工具，用于生成用戶專用的顯示圖形畫面。動(dòng)態(tài)顯示可以簡單地通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊迅速生成。系統(tǒng)還提供一個(gè)圖形庫含有如容器、管道、閥門、罐、馬達(dá)等通用的工廠設(shè)備，幫助用戶進(jìn)一步加快圖形設(shè)計(jì)的速度。此外,對于一些多處用到的相似的畫面，可以用模板畫面的功能減少組態(tài)時(shí)間。提供的過程對象和調(diào)色板功能可以幫助用戶快速簡便地創(chuàng)建用戶對象，并可以帶有三維效果。通過使用腳本程序（VBScript和Jscript）組件，可以顯著地增強(qiáng)圖形畫面功能，如高速動(dòng)畫、工具提示、操作站程序執(zhí)行的控制作用等都可以通過腳本程序完成。許多ActiveX的組件類型，如播放聲音和視頻圖像等都可以插入在畫面中被調(diào)用。

（4）Knowledge Builder——Knowledge Builder,在線的電子資料，采用HTML結(jié)構(gòu)的瀏覽器閱;在線幫助，（F1功能鍵調(diào)用，許多應(yīng)用予以支持）。

3、系統(tǒng)應(yīng)用

3.1　17反應(yīng)釜液位控制

17反應(yīng)釜是聚酯裝置的終縮聚釜，液位的穩(wěn)定關(guān)系到熔體粘度的穩(wěn)定即產(chǎn)品的最終質(zhì)量，所以本裝置采用了兩套放射性液位計(jì)，一臺(tái)靠近入口端LIC17017，另一臺(tái)靠近出口端LIC17023，17反應(yīng)釜的液位取三七開，即通過AUX輔助計(jì)算塊完成0.3＊LIC17017.DACA.PV+0.7＊LIC17023.DACA.PV的計(jì)算作為PID控制塊的測量值。通過PID控制塊的運(yùn)算OP輸出至SIC16009作為設(shè)定值，控制16熔體泵的泵速以調(diào)節(jié)17反應(yīng)釜的進(jìn)料達(dá)到液位穩(wěn)定的目的。

3.2酯化攪拌器聯(lián)鎖控制
　
在裝置中電機(jī)12A01帶動(dòng)一酯化攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)12A01P帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)來給12A01潤滑和冷卻。一酯化攪拌器的啟動(dòng)條件是反應(yīng)釜的液位LIC12019、LIC12009未低低報(bào)、油泵12A011已經(jīng)運(yùn)行、油壓正常（PAL12036未低報(bào)）,所以兩個(gè)電機(jī)的啟停順序應(yīng)該是先開油泵12A01P,再開攪拌器12A01,停止時(shí)先停12A01再停12A01P;另外，為保護(hù)攪拌器12A01，在一酯化液位計(jì)LC12019、12009液位低低報(bào)時(shí)、在12A01P故障停止時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖停止12A01。系統(tǒng)使用了一個(gè)DEVICE塊簡單、方便地實(shí)現(xiàn)了以上功能,示意圖如圖3所示。

圖 3 12-A01控制圖

DEVICE塊是一種多輸入多輸出點(diǎn)，它提供對馬達(dá)、泵、開關(guān)閥等離散型設(shè)備的操作控制面板。所用兩個(gè)DC點(diǎn)的狀態(tài)，S0是停止?fàn)顟B(tài)、S1是運(yùn)行狀態(tài)，連接著2個(gè)輸出和2個(gè)輸入。12A01的輸出啟動(dòng)信號(hào)（S1）是DO點(diǎn)12A01T,輸出停止信號(hào)（S0） 是DO點(diǎn)12A01P；反饋輸入信號(hào)DI點(diǎn)是12A01I、12A01F,均為1時(shí)表示12A01已運(yùn)轉(zhuǎn)，12A01I為0、12A01P為1時(shí)表示其已停止。
　　
12A01啟動(dòng)的允許條件是PI（1）為1,即液位計(jì)未低報(bào)、油壓未低報(bào)及油泵已經(jīng)啟動(dòng)三個(gè)條件均滿足。在液位低報(bào)時(shí)，12A01¬-ANDA.OUT為1，使12A01P動(dòng)作停12A01。

4、結(jié)束語

PKS控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能模塊和其優(yōu)越性能保證了裝置按照設(shè)計(jì)方案在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利開車。該P(yáng)KS系統(tǒng)自2004年12月投用以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有因DCS系統(tǒng)本身的問題對生產(chǎn)造成過影響，而且由于該系統(tǒng)的開放性、靈活性、易操作性等優(yōu)越性能，能夠根據(jù)生產(chǎn)需要自主的進(jìn)行一些過程