PKS技術在KAAP-15M4型制氧機中的應用

趙珉 周昆寧

【摘 要】PKS系統是honeywell公司開發生產的新一代DCS過程控制系統，它具有良好的開放性、多樣性和分散集中控制能力，該系統為工業過程控制和現場儀表提供了一個性價比更高的開放式控制平臺，本為主要介紹Honeywell PKS控制系統在KAAP-15M4型制氧機過程控制中的應用技巧

【關鍵詞】DCS;PKS;過程控制;切換

1、概述

KAAP-15M4型制氧機是從俄羅斯進口的空分設備，在自動化控制儀表方面，其技術水平居于70年代末期，已遠遠滿足不了現代化生產特征的需要。2006年因15000Nm3/h氧氣壓縮機監控系統納入DCS控制，DCS控制系統進行擴容改造為現在的Honeywell PKS控制系統。主要包括：空分生產工藝流程的過程監控、蓄冷器切換的過程控制、氬凈化干燥器切換的過程控制、空氣壓縮機的儀控以及15000Nm3/h氧氣壓縮機的過程控制等。

2、PKS系統介紹

PKS系統是honeywell公司開發生產的新一代DCS過程控制系統，它具有良好的開放性、多樣性和分散集中控制能力。PKS系統為工業過程控制和現場儀表提供了一個性價比高的開放式控制平臺。

2.1、硬件組成（KAAP-15M4型制氧機控制系統PKS為例）

KAAP-15M4型制氧機PKS控制系統設有一個工程師站（服務器），一個FLEX操作員站，一個consle操作員站;其中FLEX站與C200控制器保持控制同步，歷史數據來源于工程師站;consle操作員站通過容錯的FTE工業以太網與工程師站連接完成過程控制功能，歷史數據依然來自工程師站。工程師站、FLEX站通過容錯的FTE工業以太網與冗余的C200控制器通信，并保持同步，其系統拓撲結構如圖1：

2.2、軟件

HoneyWell PKS軟件基于Windows2000 Server 技術開發，流程畫面采用HoneyWell HMIWeb技術和Display Build畫圖軟件結合建立生成，過程控制的功能模塊CMs（Control Modules）和順序控制模塊SCMs（Squence Control Modules）則是通過Control Builder組態生成。

2.3、PKS系統的功能特點

2.3.1、基于Windows2000 Server 的操作系統，具有通用和易維護的特點。

2.3.2、冗余的混合控制器C200和容錯的FTE工業以太網可保證工業過程控制的安全。

2.3.3、工藝流程圖生成和組態簡便，可采用VBScript腳本來作為流程圖畫面的腳本程序。

2.3.4、面向對象的圖形化、模塊化的組態工具Control Builder易學易懂，控制組態方便快捷。

2.3.5、實時數據庫、歷史數據庫采用真正的操作員站/服務器結構，由服務器為操作員站提供所需的實時數據、歷史數據，具有較強的數據處理功能和能力。

2.3.6、歷史趨勢組態簡單，使用方便、靈活，操作員可根據需要自行對多個參數組進行歷史趨勢組態。

3、Honeywell PKS控制系統在KAAP-15M4型制氧機過程控制中的應用。

3.1、歷史趨勢查詢功能在KAAP-15M4型空分生產過程中的應用

空分生產是一個連續的生產過程，空分工況狀態趨勢及劣化傾向的超前判斷至關重要。Honeywell PKS控制系統提供的歷史數據庫功能和歷史趨勢查詢功能，可以幫助空分操作人員準確地分析判斷出空分工況趨勢，并參照相關參數的歷史趨勢曲線及時地對工況進行調整，以趨達到最佳工況。

3.2、PKS控制系統中首觸功能的應用

為了有效保護制氧機組穩定運行和機組本身的安全，壓縮機組設置了連鎖保護程序，機組某一個運行參數偏離了規定工藝值達到一定程度時，機組聯鎖停機。有些參數因信號干擾數值瞬間達到停機值或接觸不良造成的停機，這些時有時無的停機原因是很難查找的，PKS控制系統中首觸功能塊的功能就是要找出第一個停機參數的，本功能塊組態簡單，實際應用靈活可靠。

3.3、工藝流程畫面

利用工藝流程畫面生成軟件Display Builder 和腳本運行程序VBScript生成的流程畫面，采用了新一代Honeywell HMIWeb技術，使用HTML格式作為用戶顯示畫面格式，操作員可通過安全的操作員站環境來操控過程顯示畫面，其人機界面友好、易操作、簡潔實用。

3.4、在單回路控制調節中的應用

KAAP-15M4型制氧機系統中有相當多的PID調節回路，一個調節效果好的調節控制，不僅僅是執行機構好就能達到調節效果的，PID的算法和參數的選取也是相當關鍵的。PKS Control Builder 具有先進的PID算法庫為技術支持，其PID參數的選取較容易、工作性能都要好一些（系統響應速度快，靜差小，不易超調）。

3.5、PKS控制系統斷線保護功能的應用

在DCS控制系統中，經常會出現信號線斷線或接觸不良的假信號，通常的做法是在軟件控制組態中采取延時的辦法來解決，PKS控制系統解決的辦法是在硬件，它每種類型卡件的FTA對每個輸入信號都做了硬件斷線保護，從源頭就把信號線斷線或接觸不良的假信號給切除了，保證了機組的溫度運行。

3.6、PKS控制系統OPC協議的應用

PKS控制系統提供了更加開放的OPC協議，使得數據共享變得更簡單。有了開放的OPC協議，工廠管理網絡可以和PKS系統FTE以太網輕松連接，查看和制作各種數據報表，甚至瀏覽實時流程畫面。

4、總結

綜上所述，Honeywell PKS控制系統在工藝流程落后、自動化程度較低的KAAP-15M4型制氧機中的成功應用，它給我們的結果不盡是應用的本身，更重要的是啟發我們要不斷學習新技術、運用新技術，只有這樣，工作才有創新，企業才有大發展。

作者簡介：趙珉（1972—），男，大專，自動控制工程師，研究方向自動控制。周昆寧（1983—），男，本科，機械工程師，研究方向：機械研究。