【正文】 H H O CO、 C2H C3H6 )在塔內(nèi)經(jīng)氣液分離，最后在塔頂?shù)玫胶繛? %的乙烯產(chǎn)品，塔底乙烯含量不超過 0． 5%的乙烷產(chǎn)品。成品乙烯從塔板側(cè)線出料，其乙烯純度要求大于99． 95%，大部分液體繼續(xù)流向塔釜，經(jīng)再沸器的丙烯加熱成為蒸汽上升，與下降的液體接觸分離，升至塔頂，如此反復(fù)。該塔的能耗系統(tǒng)由塔釜再沸器、塔頂冷凝器三部分組成 [12]。 乙烯精餾塔共有 127 層雙溢流形式的浮閥塔盤 ,乙烯精餾塔有 2 個底部再沸器 ,2 個側(cè)線再沸器 。液態(tài)乙烯產(chǎn)品從乙烯精餾塔 第 9 塊塔板抽出 ,從乙烯精餾塔底部抽出乙烷。為了防止乙烯產(chǎn)品的過量采出 ,塔頂回流量與側(cè)線產(chǎn)品采出量采用比值控制 (比例一般設(shè)為 4∶ 1)。PIC403 控制進(jìn)入回流冷凝器的冷劑量 ,PIC404 控制回流罐不凝氣體的放空 。 乙烯 精餾塔的操作和控制水平直接關(guān)系到乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量、收率和能量消耗。常規(guī)控制難以達(dá)到上述目的 ,因此 ,必須采取先進(jìn)控制。由于分離過程通道很長，對進(jìn)料擾動及調(diào)節(jié)器輸出存在很大的純滯后與很長的響應(yīng)時間，這就給控制帶 來很大困難。控制系統(tǒng)改造中，采用前饋，大純滯后補(bǔ)償及直接質(zhì)量反饋控制等先進(jìn)控制技術(shù)，克 服了進(jìn) 料擾動，塔的干擾因素及慣性影響，使系統(tǒng)操作平穩(wěn)，維持乙烯產(chǎn)品中乙烷含量在規(guī)定的最大允許值，保持塔底產(chǎn)品中乙烯濃度符合工藝要求。 乙烯精餾塔工藝機(jī)理復(fù)雜 ,影響塔釜乙烷采出量的因素很多 ,一般精餾塔直接根據(jù)液位調(diào)節(jié)塔釜流量。由于乙烯精餾塔液位為滿液位液位可調(diào)范圍太小 ,所以不能 23 象一般精餾塔那樣通過控制液位來調(diào)節(jié)塔釜采出流 量。影響乙烯精餾塔壓差的因素很多 ,比如進(jìn)料流量、塔釜液位、塔釜溫度、靈敏板乙烯濃度等 ,這些因素相互耦合 ,互相影響。此外 ,乙烯精餾塔塔釜采出量的調(diào)節(jié)影響到裂解爐的平穩(wěn)操作 ,不同操作人員的操作習(xí)慣不同 ,會對裂解爐造成不同程度的干擾 [14]。由于上升蒸汽只需克服塔板上級薄覆蓋的液相阻力，而塔內(nèi)汽相蓄存量的變化在塔壓控制一定時可忽略不計，因此上升蒸汽量的變化幾秒鐘內(nèi)就可以影響到塔頂。這是因為回流量增加時，首先要使積存在塔板上的蓄存量增加，然后在這增加的液體靜壓頭的作用下，才使離開塔板的液相速度增加，因此對回流量變化的響應(yīng)存在著滯后性 (2)組分滯后的影響 無論是改變再沸器加熱量引起上升蒸汽變化還是由于回流的變化，均 是通過對每塊塔板上組分之間的平衡施加影響，最終才引起頂部產(chǎn)品或頂部產(chǎn)品組分濃度的變化?；亓髯兓闆r也是類似的，只是花費的時間更多。 組分滯后隨著塔板上液相蓄存量的增加而增加，因而隨塔板數(shù)的增加而增加，也隨著回流比的增加而增加，因為回流比的增加，意味著塔板上蓄液量的增加。 故障分析及系統(tǒng)維護(hù) 圖 為精餾塔故障發(fā)展曲線。 圖 潛在故障向功能故障發(fā)展的示意圖 針對以上故障，應(yīng)用 γ 射線現(xiàn)場掃描檢測技術(shù)可以診斷和消除故障、優(yōu)化操作條件和延長操作周期等，并且為煉油和化工企業(yè)指導(dǎo)生產(chǎn)提供重要數(shù)據(jù)或科學(xué)依據(jù)。 nd 的確定取決于設(shè)備運行的環(huán)境狀況。 26 第四 章 基于 JX300X 的自控 系統(tǒng) 設(shè)計與選型 JX300X 系統(tǒng) 介紹 70 年代，大規(guī)模集成電路問世，微處理器（ MICROPROCESSORu P）的誕生，控制技術(shù)，顯示技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)（即所謂的 4C 技術(shù)）等的進(jìn)一步發(fā)展，人們?yōu)槔^承常規(guī)模擬儀表和計算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)安全性和可靠性，降低成本，開發(fā)研制以微處理器為基礎(chǔ)的新型控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng) 分散型綜合控制系統(tǒng)（ Distributed Control System，簡稱 DCS）又稱為集散控制系統(tǒng)，它綜合了計算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)，通信技術(shù)和顯示技術(shù)，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入了一個新階段。 JX300X 系統(tǒng)方案設(shè)計 DCS 系統(tǒng)的基本組成 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)品眾多，但從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，都是由三部分組成，即分散過程控制裝置部分，操作管理裝置部分以及通信系統(tǒng)部分組成。其結(jié)構(gòu)特征 : ① 需適應(yīng)惡劣的工業(yè)生產(chǎn)過程環(huán)境 分散過程控制裝置的一部分設(shè)備需安裝在現(xiàn)場所處的環(huán)境差，因此，要求分散過程控制裝置能適應(yīng)環(huán)境的溫度， 濕度變化；適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動的變化；適應(yīng)工業(yè)環(huán)境中獸王電磁干擾的影響；適應(yīng)環(huán)境介質(zhì)的影響。它把區(qū)域分散的過程控制裝置用分散的控制實現(xiàn)。 ③實時性 分散過程控制裝置直接與過程進(jìn)行聯(lián)系，為能準(zhǔn)確反映過程參數(shù)的變化，它應(yīng)具有實時性強(qiáng)的特點。從軟件來看，運算的程序應(yīng)精煉，實時和多任務(wù)作業(yè)。在上一級設(shè)備出現(xiàn)故障或與上一級的通信失敗的情況下，它還能正常運行，從而也使過程控制和操作得以進(jìn)行。 目前的分散過程控制裝置部分由回路控制器、多功能控制器、可編程序邏輯控制器及數(shù)據(jù)采集裝置等組成。 28 DCS 系統(tǒng)的特點 常規(guī)模擬儀表組成的過程控制系統(tǒng)與集中式計算機(jī)過程控制系統(tǒng)都有其固有的局限性。 （ 1）控制 功能完善。 （ 2）系統(tǒng)擴(kuò)展靈活。由于系統(tǒng)采用局域網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的擴(kuò)展變得異常方便，局域網(wǎng)節(jié)點可以靈活地接入各種單元或其他網(wǎng)絡(luò)。 CRT 屏幕可將整個工廠的生產(chǎn)狀況，單元的數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確的展現(xiàn)在操作者面前；同時， CRT操作 站還能夠適應(yīng)現(xiàn)代管理中對畫面和報表的各種要求，從而實現(xiàn)真正的集中操作和管理。由于采用了多微機(jī)分散控制結(jié)構(gòu)，危險分散，系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備采用雙重或多重冗余設(shè)有自動備用系統(tǒng)和完善的自診斷功能；現(xiàn)場信號的采集采用分布式，采集的信號經(jīng)智能前端處理成數(shù)據(jù)信號，抗干擾的能力增強(qiáng)。集散系統(tǒng)各單元安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)框內(nèi)，模件之間采用多芯電纜，標(biāo)準(zhǔn)化接插件相連；現(xiàn)場與控制室之間只需 12 根屏蔽電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，布線量大大減少。 （ 6）具有 良好的性能價格比。 29 DCS 系統(tǒng)的傳輸媒介 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)主要有軸電纜、雙紋線、光纖以及射頻等。同軸電纜目前主要應(yīng)用在環(huán)形和總線型網(wǎng)絡(luò)中，其成本中等。光纖損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，通信容量大，而且光纖抗電磁干擾能力強(qiáng)。選擇什么樣的傳輸介質(zhì)往往 跟網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系有關(guān)，例如星型結(jié)構(gòu)通常選用雙絞線，這取決于節(jié)點的能力、節(jié)點之間的距離及環(huán)境因素等。對于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般采用雙紋線和同軸電纜，而不選用光纖。相反，采用無線射頻的方式則可以超越地域上的限制，大大提高系統(tǒng)實現(xiàn)上的靈活性。 DCS 通訊網(wǎng)絡(luò) 與普通局域網(wǎng)不同，工業(yè) LAN 對實時性要求比較高。為了保證 DCS 通信網(wǎng)絡(luò)的實時性，一般采取以下幾種措施。 （ 2）保證在某一固定周期內(nèi)，通信網(wǎng)的各站均有機(jī)會取得通信權(quán)，以防個別站長時間得不到通信權(quán)而使其實時性降低。 （ 3）既可以采取靜態(tài)方式賦予某些站較高的優(yōu)先權(quán)，也可以采取動態(tài)的方式臨時賦予某此通信任務(wù)以較高的優(yōu)先權(quán)，以滿足各個站對實時性的不同要求。 OSI 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議共有七層，層數(shù)的增多會使有效傳輸率降低而影響實時性。 MAP（ Manufacture Automation Protocol）協(xié)議為了適應(yīng)高實時性要求，在協(xié)議中專構(gòu)建立； 支持壓縮型協(xié)議的 Mini MAP 系統(tǒng)，可使實時性提高 3 到 5 倍。因此應(yīng)采取優(yōu)良的通信介質(zhì)，如光導(dǎo)纖維等。在 DCS 網(wǎng)絡(luò)中主要使用或所關(guān)聯(lián)的是 3 種通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，即： ＆ 以及。美國 General Motons 公司以 ISO7 層模式為依據(jù)，從制造業(yè)自動化局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的角度提出了 MAP 規(guī)程，得到了工業(yè) 31 控制領(lǐng)域的認(rèn)可。而介質(zhì)訪問控制子層 MAC與 基本一致，故 MAP 協(xié)議也具備令牌總線的優(yōu)點。目前，各主要 DCS 系統(tǒng)正在向 MAP 協(xié)議靠攏，以便真正走向開放，融合。結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。 工程師站是為專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計的， 內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺和系統(tǒng)維護(hù)工具。 而使用系統(tǒng)的維護(hù)工具軟件實現(xiàn)過程控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、故障診斷、信號調(diào)校等。高性能工控機(jī)、卓越的流程圖機(jī)能、多 窗口畫面顯示功能可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的集中顯示、 集中操作和集中管理?？刂普究扇哂嗯渲?，靈活、合理。對于系統(tǒng)中重 要的公用部件，建議采用 100%冗余，如主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和電源箱。 — 300XP DCS 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) JX— 300XP DCS 采用三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。中間層為 過程控制網(wǎng)，采用了雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng) SetⅡ作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)，連接操作站、工程師站與控制站等，傳輸各種實時信息。 ① 系統(tǒng)規(guī)模 過程控制網(wǎng)絡(luò) SC Ⅱ連接系統(tǒng)的工程師站、 操作站和控制站， 完成站與站之間數(shù)據(jù)交換。每個 SC Ⅱ網(wǎng)理論上最多可帶 1024 個節(jié)點，最遠(yuǎn)可達(dá) 10,000 米。 ② 控制站規(guī)模 JX300X DCS 控制站內(nèi)部以機(jī)籠為單位。 卡件機(jī)籠根據(jù)內(nèi)部所插卡件的型號分為兩類：主控制機(jī)籠（配置主控制卡）和 I/O 機(jī)籠（不配置主控制卡）。 34 控制站通過 SBUS 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一種更分散的控制結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)的模擬量輸入（ AI）卡件采用了智能調(diào)理和先進(jìn)的信號前端處理技術(shù)，由卡件上的微處理器控制，將信號調(diào)理和 A/D 轉(zhuǎn)換合二為一，使每塊模擬量輸入卡具有信號智能調(diào)理和處理的能力，提高了 I/O 卡件的可靠性、獨立性，同時也有助于功能擴(kuò)展。用戶可以根據(jù)需要，對 I/O 卡選擇全冗余、部分冗余或不冗余。 信號全部采用磁隔離或光電隔離技術(shù)，將干擾拒之于系統(tǒng)之外。 為抑制交流電源噪聲干擾系統(tǒng)正常工作，安裝了電源低通濾波器，并采用帶屏蔽層 的變壓器，使控制站與其他的供電電路相隔離。 所有智能卡件通過先進(jìn)的硬件設(shè)計和周密的軟件配合，都實現(xiàn)了帶電插拔的 35 功能，以滿足系統(tǒng)在運行過程中的維修需要。所以 DCS 系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計和應(yīng)用軟件的設(shè)計。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和市場的需求，大多數(shù) DCS 系統(tǒng)都以開放系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計其通信系統(tǒng)。③接口單元：這里的接口單元是指 DCS 系統(tǒng)與本系統(tǒng)之外產(chǎn)品的接口單元。 （ 1）控制站硬件 控制站是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的 I/O 處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能?？刂普局饕袡C(jī)柜、機(jī)籠、供電單元和各類卡件（包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各種信號輸入 /輸出）組成，其核心是主控制卡。 JX— 300XP DCS 控制站以機(jī)籠為單位?？C(jī)籠根據(jù)內(nèi)部所插卡件的型號分為兩類：主控制機(jī)籠和 I/O 機(jī)籠。 主控制卡必須插在機(jī)籠最左端的兩個槽位。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保證實時過程 控制的完整性。 （ 2）操作站硬件 JX— 300XP DCS 操作站的硬件基本組成包括：工控 PC 機(jī)（ IPC）、彩色顯示器、鼠標(biāo)、 SetⅡ網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤、操作臺、打印機(jī)等。 （ 3）通信網(wǎng)絡(luò) JX— 300XP DCS 的通信網(wǎng)絡(luò)分三層：第一層網(wǎng)絡(luò)是信息管理網(wǎng)；第二層網(wǎng)絡(luò)是過程控制網(wǎng)，稱為 SetⅡ；第三層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部 I/O 控制總線，稱為 SBUS。 37 圖 32 JX— 300XP DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 — 300XP DCS 系統(tǒng)軟件 用于給 CS、 OS、 MFS 進(jìn)行組態(tài)的專用軟件，包括： SCKey（系統(tǒng)組態(tài)）、 SCDiagnose（系統(tǒng)診斷）、 SCControl（圖形化組態(tài)）等工具軟件包，稱之為組態(tài)軟件包。 JX— 300XP 系統(tǒng)組態(tài)軟件包包括基本組態(tài)軟件 SCKey、流程圖制作軟件SCDraw、報表制作軟件 SCForm；用于控制站編程的程序語言 SCLang、圖形化組態(tài)軟件 SCControl 等。該軟件包以 SCKey 系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各 38 模塊彼此配合相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成了一個全面支持 JX— 300XP 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺。 幾種組態(tài)軟件的功能介紹： （ 1）基本組態(tài)軟件 SCKey 系統(tǒng)基本組態(tài)指完成對系統(tǒng)硬件構(gòu)成的軟件設(shè)置，如設(shè)置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、冗余狀況、控制周期； I/O 卡件的數(shù)量、地址、冗余狀況、類型；設(shè)置每個 I/O 點的類型、處理方法、報警選項和其他特殊的設(shè)置；選擇控制方案；定義操作畫面。其中，報表制作部分在 SCForm 報表制作軟件中實現(xiàn)，實時運行部分與 AdvanTrol 監(jiān)控軟 件集成在一起。流程圖制作軟件繪圖功能齊全，支持多種編輯功能并提供標(biāo)準(zhǔn)圖形庫，可滿足大多數(shù)用戶的需求。 39 自控系統(tǒng)設(shè)備選型 JX300X 系統(tǒng)軟硬件選型 系統(tǒng)現(xiàn)場儀表選型 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了正確指導(dǎo)生產(chǎn)操作、保證 生產(chǎn)安全運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，例如壓力、流量、物位及溫度等。用來將這些殘順轉(zhuǎn)化為一定的便于傳送的信號的儀表通常稱為傳感器。在生產(chǎn)過程中需要測量的參數(shù)是多種多樣的，相應(yīng)的測量方法及儀表的結(jié)構(gòu)原理也各不同，但從測量過程的結(jié)構(gòu)原理也各不相同，但從測量過程的實質(zhì)來看，都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比 較的工具。 本小結(jié)主要介紹有關(guān)壓力、流量、溫度、液位的檢測方法、檢測儀表及相應(yīng)的傳感器和變送器。