万吨酒精项目DCS设计

一、设计原则 根据招标要求，完成蒸煮糖化发酵、蒸馏两个工段的DCS控制。包括DCS控制器、操作台制作安装、上位机下位机程序编程、安装调试、上位机设备、协助其他两个工段的上位编程和数据通讯、与集团公司信息中心通讯工作，并且完成对技术人员进行指导和培训。 二、控制系统方案 1.系统概述 根据标书的技术条件要求，本着“集中监视、分散控制”的原则，系统总体设计为新型分布式控制系统，以计算机网络为基础，并配置不同的控制设备，挂接在网络上，实现系统协调工作。信息和数据共享，完成酒精生产线蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工序的各种监控及管理功能。总体方案设计主要由工程师站，集散控制系统（DCS），计算机软件，智能化检测仪表、执行机构及传感器等组成，实现集中监视分散控制的有线网络计算机监控管理系统。 在选择自控方案时，针对酒精工程工艺流程特点我们进行了充分的分析和研究，对自控系统的稳定性、可靠性、安全性提出了更高的要求。否则一旦自控失灵，会造成全线停产，甚至会跑酒引起火情，污染环境，危险极大。在控制设备的选择上考虑应具备先进性、可靠性、安全性。DCS系统选用美国Hlneywell公司最新推出的引导世界DCS潮流的HC900系统。系统软件选择美国Intellution公司的iFIX（HML/SCADA）工业自动化监控软件。通过计算机系统对生产现场的过程变量如温度、压力、液位、流量、成分等工艺参数进行采集、判断、分析及控制，从而实现集中管理、分散控制。 2.系统组成 工程控制系统又置于中央控制室的HC900系统和现场各种检测仪表构成。系统主要又一台工程师站、一台操作员站、二台DCS控制器、多个I/O模块和数据交换机，通过以太网组成的计算机采集控制系统及管理网络。其中一台DCS控制器完成对蒸煮、糖化、发酵工段，另一台DCS控制器完成对蒸馏工段的数据检测、回路闭环调节、现场电机的控制启停等功能。两台上位机除了完成对上述两个工段的数据显示及操作外，还要完成对原料工段、饲料工段的数据通讯、画面组态、画面显示及控制操作，同时还将上述四个工段的数据实时地传送至公司管理网络。 系统的过程行为为： 现场仪表检测到的温度、压力、流量、电流等过程参数的模拟信号，通过AI、RTD模块进入控制器进行数据采集、运算，并将控制信号通过AO将信号传送到现场执行机构（如变频器、调节阀等），同时现场的开关量及数字信号通过开关量输入DI模块进入控制器经运算处理后，通过开关量输出DO模块发出报警信号或完成机、泵启停和调节阀、变频器等执行机构的控制，同时操作人员通过计算机可直接操作机泵的启停。操作人员通过在操作员终端和工程站设置的总貌画面、报警画面、棒图显示画面、参数调整画面、历史趋势画面十分方便地实现分析、操作和监视酒精生产全过程，从而保证酒精生产过程的安全、可靠运行。 3.PC监控站 PC监控站采用iFIXSCADA系统，具有简单的单机人机界面HMI，同时又是一个复杂的多节点，多现场的数据采集和控制系统，其组态软件CONFIG包括连续控制图、顺序控制图、梯形逻辑图、设定点程序、处方和上/下装程序，使用这些组态软件可对控制器进行组态。 iFIX最大限度地发挥在线组态功能，对过程数据库，图形及其它应用程序进行在线修改和增加时无需关闭或重新启动iFIX，不影响正常生产过程。使用绘图软件DRAW可在 屏幕上绘制三纬立体工艺流程图、工艺参数图、报警状态图。使用显示软件VIEW，在监控站CRT屏幕上显示已绘制好的工艺流程、工艺参数、报警状态。用数据采集软件COLLECT自动采集、存储、显示历史数据，分析过程趋向，为厂管理方的查询提供相应的文档依据，此外还能监视特性变化，分析设备性能，节省大量时间和资金。用历史趋势软件Chat Object将历史和实时数据集成于图表内，并且可以为每只笔分配多个时间段，同一张图表对象内可添加的笔数是不受限制的，X，Y轴还可单独组态定义。使用表组向导Chart Group Wizards可生成多种历史图表。使用iCore和即插即解决结构为用户提供多种报表生成方案。例如，可以通过标准的SQL或ODBC连接，从关系数据库导出iFIX数据，生成报表。使用分布式报警管理，可提供多种报警管理功能，包括：无限的报警区管理，基于时间的报警，报警优先级，报警过滤功能以及通过网络的远程报警管理，另外，还可以自动纪录操作员操作信息；还可以设定多种安全级别，即根据每个人的工作内容决定其操作权限，保证了控制系统的安全运行，防止了无权人员的误操作。 系统的各个模拟采样参数均以数字形式实时地显示出来，并以液位的上下动作，电机设备转动速率变化，管道介质的流动等形象地显示出来。开关量的采样参数以电机的转动，或图形符号的颜色变化，闪烁等方式动态显示。对于需要控制的参数，均设置了开窗口功能，利用鼠标器可以方便地打开、关闭子窗口。在子窗口中，可以利用鼠标器或键盘方便地调整控制参数（PID调节具有自整定功能），手动/自动切换，以及遥控操作。为了方便用户的操作，还设置了一些特殊的功能键，实现了一些电器的点动操作和画面的快速切换。 为了形象地监视、分析和操作整个酒精生产全过程，本系统生成了酒精生产过程的动态三维流程画面。 4.典型控制回路介绍 1）.糖化醪、酒母醪配比控制 糖化醪、酒母醪比例配置是本工程的工艺流程之一。该控制是一个典型的比例调节控制，即酒母醪流量按糖化醪流量的1：10的比例注入发酵罐，这样酒母醪注入由原来的间歇注入改为连续注入，节约了干酵母，降低了成本。 如图所示： 当进发酵罐的糖化醪的流量不发生变化时，酒母罐出料流量，即进发酵罐的酒母醪的流量控制回路将按与糖化醪流量1：10的比值来完成比例调节，使酒母醪流量控制在恒定的流量下，当糖化醪的流量发生变化时，酒母醪与糖化醪流量的1：10的比值关系将被破坏，这时检测糖化醪流量的电磁流量计将输出信号送至计算机，计算机将通过它的PID运算模块进行调节运算，其运算结果送至AO板输出，发出调节信号，使调节阀随之动作，将酒母醪流量变化为1：10的糖化醪流量为止，从而达到在新的工况下保持1：10的比值不变。 同时，本系统还增加了酒母罐液位的控制，酒母罐的液位通过单法兰液位变送器检测，其信号送计算机，计算机通过PID运算，输出信号调节调节阀的开度，使酒母罐的液位保持不变，也即出多少醪液进多少醪液，以保证糖化醪转化为酒母醪的时间，对提高出酒率，节能降耗是十分重要的。 2.）醪塔顶温控制 由于醪塔是塔顶采出，因此醪塔塔顶温度在蒸馏系统中起着至关重要的作用，如果塔顶温度波动，将对后面蒸馏系统产生很大的波动，直接影响生产和产品质量，而且还造成醪塔塔釜跑酒或蒸馏不全，造成极大的浪费。 我们的控制方案是用进料来控制醪塔塔顶温度，其控制范围一般为94度-95度。采用串级调节，塔顶温度为主调节回路，醪液泵出口流量为副调节回路，调节对象是醪液泵变频调速。当醪塔顶温不变时，醪液泵出口流量设定值恒定，计算机通过PID模块控制醪液泵变频器的输出，使醪液泵的转速满足出口流量保持不变的设定。当醪塔顶温变化时，被测温度值送至计算机，改变醪液泵出口流量设定值，通过计算机控制系统，对醪液泵进行变频调速从而使进料流量改变，来控制醪塔顶温，塔顶温度升高增加进料量，塔顶温度下降则减少进料量。同时，再通过另一控制回路来严格控制醪塔塔釜温度的恒定。这样，就保证了醪塔塔顶温度恒定，从而使得整个蒸馏系统稳定。 三、技术特点 1.基于Windows 2000/XP平台 2.即插即解决结构及COM技术 3.全面支持ActiveX控件 4.安全容器，可以排除ActiveX控件故障，保证Intellution Workspace运行 5.功能强大标准的Microsoft VB6.0编程语言，使应用程序功能更加强大 6.完整的OPC客户/服务器模式支持 7.标准SQL/ODBC API接口，方便关系数据库集成，方便调用实时和历史数据 8.提供SQL Server7.0集成安装方式