XIAOZHONGMING

  摘 要： 针对炼化企业存在的落后仪表系统现状 , 根据本厂多年来新上的和技术改造项目的工作实践 , 就仪表系统更新提出了一些观点和对策 , 归纳了一些中小型控制系统的结构模式。


　 　   关键词： 仪表系统 中小型控制系统 炼油




         目前 ,炼油行业普遍存在新老企业并存、同一企业新老生产装置共存的情况, 这当中既有新近投产的新装置 , 也有已运行了几十年的老装置。新装置 (包括后来技术改造过的生产装置)一般在设计时 ,其仪表系统自动化程度均达到先进水平。相当多的老装置是中小规模工艺流程, 如中小型锅炉、常减压蒸馏、油品储运、污水处理等生产过程, 其实现自动化检测控制任务的仪表系统, 大都存在设备陈旧、技术落后、维护复杂、自动化程度低等一系列问题。采用当代先进科学技术尤其是计算机技术改造、淘汰企业中的落后仪表系统, 从而在这些中小规模的生产装置上轻松实现自动化是目前炼化企业仪表自控的发展趋势[1]。


         1 　 落后仪表系统现状

   　 　 在这些中小规模的老装置上, 其工艺流程特点是检测控制点数相对较少, 工艺参数大多以监视为主 , 调节较少 , 有些生产过程的自动化程度要求不高。其陈旧仪表系统一般表现为:
　 　
         (1) 气动仪表仍在使用


   　 　 气动仪表是 以净化压缩空气 (一般为0. 14M Pa)为能源 , 信号为 20 ～ 100kPa风压 ,由 6mm的紫铜或尼龙管线传输, 有气动的变送器、调节指示仪、记录仪、温度变送器等。优点是用于危险场合不存在防爆问题。缺点是信号传递速度慢、准确度低、控制精度低、工作环境温度范围窄、管线施工复杂; 由于其机械可动部件多 , 所以故障率高; 冬季由于气源脱水不彻底 , 容易冻表 , 造成仪表系统失灵影响生产; 须配套空气压缩机、压缩风净化装置 ,造成能耗高、检修维护工作量大、费用高。因此 ,气动仪表在炼化企业已基本完成其历史使命。
　 　
         (2) 使用较多的Ⅱ型仪表


   　 　 有些炼油企业 , 生产装置是 60 、70年代建造的 ,其仪表系统多数采用当时主流Ⅱ型仪表 ,四线制, 信号为 0 ～1V( 0 ～ 10mADC)。整个仪表系统包括电Ⅱ型系列的变送器、配电器、中圆图记录仪、显示仪及一些基地式就地显示仪表等 ,一般由电子分立元件构成 ,体积笨重、维护量大、信号制式不完善 , 缺点较多。
　 　
         (3) 盘装仪表较多


   　 　 这些老装置使用的仪表, 除一次检测仪表外, 还包括信号的转换、计算、记录、积算、数显等一系列二次仪表 ,均集中密布在大量仪表盘上 ,造成仪表台数多、占地方多 ,操作人员操作不便,维护人员维护不便。另外, 仪表台数多 ,造成成本较高, 维护费用高, 台帐管理复杂。
　 　
         (4) 仪表间连线较混乱


   　 　 由于一个检测控制点涉及的相关仪表台数较多 ,而生产装置的检测控制点数较多 ,所以仪表盘上的关联连接电缆多 ,布线多 ,容易混乱 ,造成查找线路不方便 , 对维护工作影响较大。
　 　
         (5) 仪表稳定性较差


   　 　 由于使用的仪表多为老型号 , 其制造工艺落后、技术含量低、测量信号不稳定、存在漂移、误差较大, 因此计量性能难以保证。


         2 　 解决对策


  　 　 针对这些中小规模生产装置仪表系统特点, 通过采用中小型控制系统进行落后仪表系统技术改造。


        [2], 实际运行效果令人比较满意。


        (1) 有条件地更换一次仪表


　 　    一次仪表在整个检测控制环节中, 起到将工艺参数转换成相应电信号输出的作用。 针对一次仪表的技术特点和二线制信号优点, 尽量采用或更新为电Ⅲ型变送仪表 ,至于热电偶、热电阻可原样不动。
　 　
        (2) 删减信号转换、显示、记录等中间仪表环节


   　 　 省去信号的中间环节, 既节省了成本, 又节省了控制操作室占地面积 ,还降低了故障率 ,提高了测量的准确率。亦可根据实际需要选用配电器或安全栅 , 对于可不用的回路 , 能省则省。
　 　
        (3) 采用计算机进行信号计算、 调节及CRT显示


   　 　 将检测的过程数据实时动态地在计算机CRT上显示, 并将诸如流量累积等换算由计算机通过软件来实现 , 同时可将关键数据以趋势方式显示、调用, 重要数据由计算机实时打印 ,亦可联网进行数据通讯交换。


         3 　 适用的中小规模控制系统模式


  　 　 基于上述解决思路, 可采取不同结构形式的中小型控制系统, 实现中小规模生产装置过程自动化的要求。笔者根据工作经验 , 总结出如下几种主要结构形式:
　 　
        (1) 中小型 DCS系统


   　 　 这是一种适用于工艺过程中以模拟量为主、同时兼顾开关量的结构类型。目前的 DCS具有结构模块化的特点, 即通过模块组合, 形成可大可小的系统。中小型 DCS系统的可处理运算量及回路数等容量较小,这些 DCS一般均自带配套组态软件。现场信号通过系统中的现场控制单元 (站 )内输入 /输出卡件与 DCS系统相连 ,现场控制单元与系统的操作员站 (工程师站 )及其它设备均通过通讯网络相互连结 ,系统的操作员站 (工程师站 )即为系统中的主机。设计人员通过系统软件的编程组态等工作生成一系列自动化功能 , 供现场操作人员监视生产流程及 PID手 /自动调节和遥控操作 , 以及进行先进控制等。


   　 　 这种结构形式常见的有西门子公司的 PCS7 、Foxboro公司的 I/A Series及 Honeywell公司 MICROTDC- 3000等 DCS 。
　 　
         (2) 数采模块+ 监控软件


   　 　 这是一种采用搭积木方式构成的混合结构模式。系统的硬件通常由一系列的数采模块、CPU模块等配套组成 , 同时采用工控机及可供其使用的监控软件实现整个系统自动化功能。这里的监控软件并不一定和硬件设备出自同一个厂家。在这种结构形式中, 现场信号采样到硬件模块, 并通过 RS232串口、RS485并行口或通讯模块连接到工控机相应端口。另外, 在CPU模块中须下载用相关程序语言编制的信号采集、通讯等功能软件, 工控机上也要编制监控软件与通讯端口数据交换程序 , 整个人-机界面则由监控软件编程组态完成。这种结构形式设备费用较低, 但关键是须进一步进行功能软件方面的开发。国内已有相当多的系统集成商开发出自己的监控软件, 且价格不高。


  　 　 这种结构形式典型的应用有研华公司的ADAM 系 列模 块产 品, 如 ADAM5510IEC1131- 3控制器、可编程控制器或研华 PCL-812板卡等。主机采用研华工控机即可,监控软件可采用 FIX或 Synall等组态软件, 国产软件有组态王等。同时可根据现有软件情况 , 决定是否还需用 Turbo C 、VB 、EXCEL等编写有关功能程序。
　 　
        (3) PLC + 监控组态软件


　     这是一种适用于工艺流程中 , 以数字开关量为主 , 同时兼顾模拟量的结构类型。在这种结构中 , PLC模件置于 PLC机架柜内 , 主要完成生产工艺流程中的模拟量和数字开关量的信号采集以及批、顺控逻辑控制及联锁动作。监控组态软件则通过工控机实现人 - 机界面窗口功能 , 通过组态信号地址、流程图绘制、动态数据链接、动态脚本制作、趋势、报警、数据管理及打印等工作 , 实现生产过程的实时监控及信息处理。


  　 　 这种结构形式常见的有西门子公司的 S7和 S5系列等 PLC、通用公司的 GE90系列PLC 、施耐德公司的 MODI- COM系列 PLC等 , 监控软件则如西门子的 WinCC 、通用公司的 Cimplicity等 , 这些监控软件一般均可兼容多种厂家的 PLC产品。


        4 　 结束语


  　 　 通过采用计算机技术改造、淘汰原有落后仪表系统 , 减少仪表台数 , 使系统平均无故障时间大大加长。


       [3],维护的劳动强度降低 ,操作方便 , 同时将复杂控制及先进控制应用到实际生产中 , 提高了生产效率和节能降耗水平 , 使炼化企业生产过程自动化水平迈上了新台阶。