真空制盐自动化控制系统的设计与应用

1、背景分析

　　盐业是国民经济体系中特殊而又重要的行业, 其产品既是化学工业的基础原料, 被广泛地应用于各种工业、农业及牧业。又是人民生活必不可少的营养素。

　　在我国, 盐的生产已有五六千年的悠久历史。新中国成立之后, 我国的盐业获得飞速发展, 井矿盐生产装置的现代化、大型化、盐产品品种多样化及盐业资源综合利用等制盐生产技术取得了长足的进步, 使得我国盐业跨入了一个崭新的阶段。

　　全国2005 年盐的总产量为4850 万吨, 制盐生产能力达到5500 万吨。2006 年的全国盐业工作会议强调要始终以科学发展观统领工业发展, 促进工业由大变强。并通过制定行业的产业政策和发展规划, 把走新兴工业化道路和科学发展观具体化。在“十五”期间, 还要淘汰、关闭行业中产能落后的大量企业, 提高行业的自动化水平已成为当务之急。

2、自动化系统设计

2.1、现场仪表选型

　　真空制盐工艺需要进行温度、压力、流量、液位的信号检测和阀门的自/ 手动控制。

　　温度仪表: 选用E 分度热电偶或Pt100 热电阻
　　压力仪表: 压力变送器和压力表
　　流量仪表: 孔板流量计和电磁流量计
　　液位仪表: 静压法兰液位变送器和磁翻柱液位计
　　阀门控制: 电动/ 气动执行器

2.2、控制系统概述

2.2.1、控制系统构架

　　控制系统由工程师站、操作员站、过程控制站、IO 站和通讯网络组成。虽然国内外各厂家的产品众多, 对于硬件部分称谓略有不同, 但整个构架却基本一致。因而, 通过下面的介绍, 便于我们了解整个控制系统的构架、设计思路以及软硬件实现的各种功能。

(1) 工程师站

　　由高性能计算机组成, 接入网络系统后, 实现过程控制站控制策略的组态设计、控制站硬件状态的监测、控制程序的下载、在线监测、参数修改等功能,适用于系统开发/维护人员使用。通过安装人机界面软件后, 可兼作操作员站使用。

(2) 操作员站

　　由高性能计算机组成, 接入网络系统后, 是现场操作人员实现生产监控的操作平台, 显示美观的各种工艺流程画面、系统控制功能画面、现场检测参数画面等, 实现数据报警、存贮、查询和管理, 提供报表打印等功能。

(3) 现场控制站

　　由控制器电源、控制器、通讯模件组成, 是整个控制系统的核心部分。控制策略由现场控制站具体实现, 是整个系统的数据计算和处理中心。

(4) IO 站

　　由IO 站电源、通讯模件、信号输入/输出模件等组成(分为: AI/AO2模拟量输入/输出, DI/DO2开关量输入/输出, RTD/TC2热电阻/热电偶输入等) 。外部输入信号经过IO 站调理后提供给现场控制站处理, 并接受现场控制站的命令, 把控制信号输出到现场调节仪表。

(5) 通讯网络

　　由两级通讯总线组成, 第一级为工程师站/ 操作员站与现场控制站通讯, 第二级为现场控制站与IO站通讯。

　　不同厂家虽然结构一致, 但通讯协议可能略为不同。第一级一般使用工业以太网络, 使用现今通用、开放的TCP/IP网络协议, 便于不同厂家产品之间的通讯。第二级使用国际标准的Profibus、Modbus、Can 等总线或厂家专用通讯总线。

2.3、系统设计应用

　　以某盐厂30 万吨/ 年真空制氧DCS 控制系统为例, 使用美国GE 公司的90 - 30 控制系统来叙述系统的组成配置方法, 可靠性、可扩展性的设计实现,完成的系统功能等。系统配置如图1 :

图1 　系统网络配置图