霍尼韋爾PKS控制系統在15000m3空分系統中的應用

魏慶征（山東石橫特鋼集團有限公司，山東　肥城　271612）

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霍尼韋爾PKS控制系統在15000m3空分系統中的應用

魏慶征
（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城271612）

摘要：空分，就是用來把空氣中的各組份氣體分離，生產氧氣、氮氣、氬氣的一套工業設備。空分系統包括空氣過濾系統；空氣壓縮機系統；空氣預冷系統；空氣壓縮膨脹系統；空氣分離系統；氧氣壓縮；氮氣壓縮；液體儲存汽化系統等一系列系統。生產過程中，空分系統要求控制精確、快速、安全、穩定，控制信息量大，控制回路復雜，傳統簡單的控制系統已經無法滿足生產需求。經多次考察，15000m3空分項目采用美國Honeywell公司的 PKS集散式控制系統，實現對制氧系統數據的高性能采集、監控。

關鍵詞：霍尼韋爾PKS控制系統；15000m3制氧機組；Experion 組態工作室

15000m3制氧機組工藝較復雜，空氣壓縮機把空氣壓縮到0.5MPa，流量為85000NM3/H，壓縮后的空氣通過預冷系統，降溫至15℃以內，經純化系統除去水和二氧化碳等雜質，通過膨脹機制冷，增加機加壓，利用氧氣、氮氣、氬氣冷凝溫度不同的原理，在分餾塔內分餾出氧氣、氮氣、氬氣，最后分別通過氧氣透平機、低壓氮氣透平機、中壓氮氣透平機、液氬泵把氣體加壓到各氣體管網中，按需求供應用戶使用。

生產過程中，主控室需實時監控制氧工藝中關鍵參數，控制系統對控制系統參數進行數據顯示、數據上下限報警、歷史趨勢記錄、操作人員操作記錄、設備自動控制、設備聯鎖啟停機等各項功能。整套15000m3制氧機控制系統需要的檢測點模擬量300點左右，各種設備運行信號、聯鎖、控制、切換閥及調節閥閥位等開關量200點左右，順序控制3路，閉環控制回路有30多路。

空壓機、氮壓機、氧壓機控制啟動前運行條件滿足后才發出允許啟動信號，工控機分別編制啟動條件畫面，當所有啟動條件滿足后，設備才能啟動。運行過程中，系統監控工藝參數達到聯鎖停機設定值時設備自動停機，操作人員可根據聯鎖畫面直接查找聯鎖點，便于快速查詢、排除故障。油泵為關鍵運行輔助設備，關乎設備運行安全，根據工藝、安全要求設定油壓低于設定值自動啟動輔油泵，高于設定值時自動停止備用泵。預冷系統要求嚴格控制空冷塔、水冷塔液位，如工藝條件不滿足，聯鎖預冷系統所有水泵不能啟動或停止，排水閥打開，進水閥關閉，實現水位有效控制。純化系統控制要求較高，通過順序控制，兩組純化器輪流使用，6小時后自動切換。分餾塔系統有十幾個液位、流量要求自動控制。膨脹系統為高速旋轉設備，需要聯鎖膨脹機及增壓機進口閥門、回流閥開關。

為保證制氧系統安全穩定運行，技術人員選擇霍尼韋爾PKS控制系統的結構采用冗余服務器、冗余控制網絡（FTE）、冗余電源、冗余防火墻等結構。整個制氧控制系統配置2臺工程師站、2臺操作員站。工程師站用于工程師進行系統組態，同時作為控制系統的主服務器，對過程數據進行保存以及存檔。操作員站是最重要的人機交互界面，由中控室操作人員使用，用于對生產現場的監視和管理，實現對生產的實時監控。兩臺工程師站同時可用作操作站，按密碼等級進行權限劃分，保證安全生產的前提下節約成本。C300控制器通訊由控制器處理模件（CPM）、ControlNet接口，I/O連接模件和冗余模件組成，完成對生產過程的控制、與I/O連接模件的通信，通過監控網絡將數據傳送到服務器，實現服務器數據采集、存儲等功能。I/O模件主要包括輸入/輸出模塊、背板和數據連接電纜等，主要實現對數據的采集、處理和數據轉換功能。PKS控制系統的網絡均為雙冗余網絡，由下到上分為I/O網絡、監控網絡和信息網絡三個層次。I/O網絡實現C300控制器與I/O模件的通訊以及I/O模件與現場FTA的聯系，實現現場數據采集；監控網絡實現C300控制器與服務器的互連，實現數據監控；信息網絡用于操作員站與工程師站的通訊，實現數據共享，操作站可實時監控生產運行。

工程師通過Experion 組態工作室完成畫面、程序編制，實現制氧機穩定可靠運行。Experion 組態工作室是一種全新的集成化的系統工程組態軟件，它充分地改進控制系統組態方式和操作效率。集成化的組態工作室消除了因使用不同組態工具去組態不同畫面而導致的組態工作的混亂和低效。在組態工作室里，我們可以任意開啟各種組態工具，簡單、快速地完成各項系統組態工作，在同一地就可對系統中的所有的服務器進行組態。

結語

霍尼韋爾PKS控制系統具有良好的穩定性、開放性、靈活性，系統運行穩定，滿足制氧設備運行要求，從而保證制氧設備安全穩定運行。自從2008年該15000m3制氧設備運行以來，制氧設備從未出現因PKS控制系統硬件故障停機，運行情況良好。

參考文獻

[1]郭斌，祁學東，馮大博.霍尼威爾DCS控制系統在15000m～03空分中的應用[J].自動化與儀器儀表，2010（05）：83-85.

中圖分類號：TP29

文獻標識碼：A