超重力精馏自控技术方案修改.docx
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超重力精馏自控技术方案修改
新迪医药回收车间超重力精馏
自控系统设计及技术方案
一、设计及技术方案
二、质量保证
一、设计及技术方案
本设计方案文件适用于新迪医药回收车间超重力精馏控制系统提出的技术要求。
新迪医药回收车间超重力精馏控制系统:
根据新迪医药回收车间超重力精馏《控制系统技术要求》的技术要求进行设计、编制。
总则
控制系统完成本技术协议规定的各种数据采集、控制和安全保护功能,以满足各种运行工况的要求,确保生产装置安全、高效地运行。
系统设计应结合生产装置工艺及电气系统的特点,并遵循功能分散和物理分散的原则。
本期工程为实现新迪医药回收车间超重力精馏自动化控制,对精馏过程中对回流比、塔釜液位、塔釜温度、进料量、出料量、回流温度等实现安全可靠的自动控制要求,且要求时时监控,严格控制好产品质量到合格,。
能够通过上位软件系统实现所有的检测和控制功能(工艺参数设置、显示工艺流程图、故障显示、报警等),达到控制目的。
控制点包括:
1、乙酸乙酯、水、水解物间歇精馏,二氧六环、水连续精馏,正己烷、醋酸异丁酯间歇精馏。
(1)回流比
精馏过程中要求保持回流比,整个精馏过程中波动因素很多,如塔釜温度、进料量、出料量、蒸汽量等都会引起精馏塔回流的波动,而精馏塔的回流量又直接关系到气液两相传质传热效果,对产品质量的保证起着至关重要的作用。
(金属管浮子流量计+气开型调节阀)
(2)进料量
精馏,进料量是否稳定,直接关系着塔釜温度、塔釜液位的稳定,而上述因素又直接关系精馏过程操作稳定性及产品质量。
如,进料量偏低,塔釜液位会降低,在蒸汽量不变的情况下,会导致塔釜重组分被蒸馏上去,导致产品质量不合格。
进料量过大,塔釜液位会增高,气化量会增高,导致液泛。
(二氧六环、水精馏为金属管浮子流量计+气开型调节阀;其他不上自控)
(3)采出量
连续精馏采出为连续采出,而采出量的大小直接关系到塔釜液位、塔底产品质量。
当采出量增大,塔釜液位下降,塔釜温度升高,重组分也会被蒸馏上去,严重时可能导致釜底被抽干。
(带远传磁翻板液位计+气开型调节阀)
(4)塔釜温度
塔釜温度控制也非常重要,温度也受到多种因素影响。
其影响结果同上。
(对于二氧六环、水连续精馏用2个压力变送器+气开型调节阀;对于其他间歇精馏用塔釜测温热电偶+气开型调节阀)
(5)冷却水流量
回流液温度的高低直接关系到精馏能耗的高低,回流液温度受进料量、冷却水流量的影响。
(热电偶变送器+气关型调节阀)
2设计方案
HoneywellDCS系统性能描述
在本技改项目中,我方方采用先进、实用、成熟可靠、功能优越的ExperionPKS/HC900控制系统,以满足客户的控制要求,该系统是Honeywell公司最新面向各种过程应用和设备集成控制的开放型控制系统。
它采用功能强大的基于MicrosoftWindows7的服务器/客户机系统结构,以Honeywell自行开发的网络版厂景实时监控软件ExperionPKSHS为系统应用管理层,以精练设计的先进控制器HC900为设备控制层,为用户提供性价比优越的集散控制系统。
2.1控制系统的特点及先进性
1、稳定性好,可靠性高。
MTBF平均达到1000000小时。
2、现场级控制网络采用100M工业以太网,网速目前业界最高。
管理级网络速度可采用100/1000M。
3、智能型I/O卡件,即每块卡都带CPU。
4、提供通用型(万能型)AI卡,这种技术Honeywell最早应用,并真正过关投入实用。
5、模拟量输入/输出卡都是通道与通道间高等级光电隔离的。
6、每个现场控制器可以同时与32个并列运行的其它现场控制器大容量、高速对等通讯,实现多站逻辑连锁、作为一个整体运行。
7、实现完全真正冗余的控制。
8、可以实现远程组态下装、调试和故障诊断。
2.2控制系统方案
2.3系统性能指标与技术特点
ExperionPKS/HC900控制系统是Honeywell公司推出的最新面向过程应用和设备集成控制的开放型控制系统。
该系统由精练设计的先进控制器HC900和采用独立的或与开放的以太网络互联的高性能工程师站/操作员站,组成一套完整的、并能真正满足工业行业所有从简单到复杂的各种控制应用要求的集散控制系统。
基于过程数据采集、模拟量和开关量过程控制和批量处理、顺序控制等应用要求,并采用功能模块化的组态工具HCDesigner。
ExperionPKS/HC900分散控制系统为用户提供了广泛应用于生物制药的反应器蒸馏塔、电厂的锅炉与汽机、冶金的熔炼炉、加热炉、化工的各种设备与过程,以及食品、饮料、建材和工业窑炉等工厂与设备各种控制级的高性能控制系统。
ExperionPKSHS提供了强大开放的基于MicrosoftWindows7Professional的客户机/服务器软件,用于监控和获取数据。
ExperionPKSHS采用的最新技术包括:
•一种灵活的基于MicrosoftWindows7Professional的服务器,具有动态获取数据、报警、人机界面、历史数据采集和报表等功能;
•标准画面,包括控制/处理数据组、回路细节、趋势和设定点程序界面,以加快应用程序运行速度;
•用于定制HMI人机界面画面的高级画面构建技术;
•广泛的通讯接口至Honeywell产品如HC900及第三方产品接口,包括OPC;
•基于安全的因特网浏览器的在线文档和支持。
使用ExperionPKSHS后,能简化用户的系统组态,无须再从最基础的部分重新构建。
只要点与硬件的组态完成,Experion系统即可马上运行,对构建系统的要求降到了最小。
使用Experion,用户可以在最短时间内进行组态和运行!
开放的系统体系结构
ExperionPKSHS解决方案包含的基本系统组件有:
•基于Windows7Professional的服务器;
•基于Windows7Professional的客户机;
•工业标准TCP/IP通讯;
•基于对象的组态工具;
•HoneywellHC900控制器
•HoneywellIM&C其它现场控制器及监控产品
•第三方控制器和各种RTU控制设备;
•OPC服务器/客户机
ExperionPKSHS解决方案其中一个最重要的特性是其可靠有效的通讯。
在质量极差、带宽很低的连接中,使用ExperionPKSHS软件,可以大为优化服务器和客户机之间的通讯。
此外,针对服务器和控制器之间的通讯也进行了优化,降低了所需的带宽。
系统概貌
ExperionPKSHS是适应性极强的模块化监控软件,集成了最先进的开放式系统技术。
ExperionPKSHS在基于因特尔的标准计算机上运行,经济、易用,并提供全面的功能。
ExperionPKSHS集成了大量Honeywell和第三方设备,凭借现有的控制投资就能使得过程信息完全集成。
过程信息可由操作员、过程工程师和MIS级别的计算机系统访问,从而通过控制和监控实现更高的生产力,降低成本,提高产品一致性,降低废品率。
ExperionPKSHS采用了目前最完美的技术,是一套独立完善的系统。
其特性包括:
•Honeywell画面构建技术-Honeywell的HMIWeb技术™可集成人机界面(HMI)、应用程序数据和业务数据。
HMIWeb是Honeywell的下一代操作员接口技术,采用HTML作为原始画面格式。
要保留较旧的组态或继续开发,可以使用之前的“DisplayBuilder”图像构建工具,而且所有画面可以与ExperionPKSHS工作站的HMI使用。
•实时数据库-服务器具有完全的客户机/服务器架构,在此架构上服务器端的实时数据库为大量客户端应用程序提供数据,这些客户端应用程序包括:
•操作员站
•第三方应用程序(例如MicrosoftExcel、MicrosoftAccess)
•OPC客户机
•开放式系统-ExperionPKSHS采用了最新的开放式技术和标准,例如ODBC、VisualBasic和OPC,使得与业务和信息系统的集成更加容易。
•高级系统基础设施-Experion包含了一套完整的基础设施:
一套完整的报警/事件管理子系统,可组态报表,扩展历史数据采集和各种标准系统趋势。
•集成在线文档-ExperionPKSHS帮助用户快速访问系统信息,而且支持最新的因特网技术。
KnowledgeBuilder采用易于在因特尔网上安全浏览的HTML(超文本语言)文档,提供在线帮助和在线技术支持。
系统用户不必通过多组文档来搜索。
•接口-可以对大量Honeywell产品实现数据采集和监控,例如HC900控制器、UMC800控制器、UDC控制器、DPR和DR记录仪、Trendview系列记录仪、S9000/620控制器、MicromaxLPU以及通用PLC,如罗克韦尔(Allen-Bradley)的PLC。
ModiconModbus接口可通过串行或以太网支持许多产品。
OPC客户机功能允许通过OPC服务器为第三方产品和系统提供接口。
•可扩展性-ExperionPKSHS在系统寿命内,可按照系统要求更改,而且也可以随着您的企业扩展而不断完善。
ExperionPKSHS数据库从最小的50点起,可最多扩展至15050点。
操作接口
Experion人机界面(HMI)采用了两个版本的DisplayBuilder。
Honeywell的最新画面技术HMIWeb基于Web标准,将HTML用作原始画面格式来创建画面,可以从安全的Experion工作站环境或直接使用微软InternetExplorer浏览器通过循环站访问过程图形画面。
使用开放的工业标准文件格式,使用户可在不同的系统之间充分利用现有的资源和重复使用现有的画面,减少了工程用时。
此外,其完全支持早期Experion版本的文件格式(.dsp)画面,确保可以直接将早期内容移植到现有Experion版本的系统。
在保证Experion安全访问、可靠稳定的设计和高性能的同时,实现了所有这些优点。
Experion工作站人机界面符合技术升级标准,基于对象的图形界面向用户提供了强大的功能。
采用诸如MicrosoftWindows7、以太网、HTML和因特网等工业标准,为操作员提供非常熟悉的操作环境,大大降低了对操作员的培训难度,。
工作站环境大量使用可组态的下拉菜单和工具栏,帮助用户简便直观地导航式操作,并快速访问核心过程数据。
支持重新调用上一次命令、复制和粘贴、动态视频集成、ActiveX文档、脚本生成等功能进一步增强了操作界面的可用性,而且还支持以下标准外围设备:
•声卡;
•触摸屏;
•双屏幕视频卡;
•轨迹球
通过专用报警器传递紧急信息,包括报警、控制器通讯故障和操作员/控制器消息。
在每副画面底部的专用报警行,显示所有最近(或最早)的具有最高级优先权且未确认的报警。
标准系统画面便于操作员学习和使用该系统。
可用的标准画面包括:
•菜单/导航式画面
•报警汇总
•事件汇总
•趋势
•操作组
•点细目
•系统状态画面
•组态画面
•回路调节画面
•诊断和维护画面
•汇总画面
•处方/SP设定点程控器接口画面
动态视频集成是其一个重要特点,使远程站点可以无人操作。
操作员不仅可以远程查看实况视频,而且还可以切换摄像机,并且平移、倾斜或聚焦摄像机来专门查看某些特定区域。
集成视频不但可以显示来自视频卡的信号,还可以显示现有CCTV视讯器的信号。
SafeBrowse可以确保用户安全地浏览局域网或因特网。
这可以让系统查看所有文档,例如标准操作步骤,或让操作员时刻了解相关产品信息。
SafeBrowse具有三种安全级别:
•非限制
•限制(限制某些URL)
•禁止访问
报警/事件管理
Experion系统提供了综合全面的报警和事件检测、管理和报表生成工具。
提高操作员效率的关键在于报警信息显示。
Experion支持报警优先权颜色组态,而且这些报警优先权还将显示在所有过程图形画面上。
操作员可以根据这些信息,立即确定在其显示器上的哪些报警情况最为重要。
除了该特性外,工作站状态区的报警器会以最高优先权且未确认报警的颜色闪烁-对于工厂员工来说即是另一特性:
节约时间。
可以对每个组态的报警分配一个优先权,范围从初级、低级、高级到紧急。
事件汇总存储系统中过去发生的30,000个事件的在线历史,包括报警、确认、操作员登录和操作员操作(例如设定点更改)。
历史记录和趋势
历史数据采集可以用平均值和瞬时值格式,按照不同的时间间隔来采集历史数据。
采用自动归档允许保留和访问无数量限制的历史数据,大量历史数据因此可以在线保存。
同时采集的历史数据可用于趋势工具、自定义画面、报表、应用程序、电子表格和ODBC兼容数据库。
灵活的趋势组态可使用标准画面,通过简单地输入点并从数据库选择参数,按照需要在线组态趋势。
任何历史采集时间间隔都可以用作基数。
实时数据和历史数据可以显示在同一趋势上。
只需滚动到或直接输入合适的时间和日期即可自动访问归档的历史数据。
报表生成
监控系统提供了许多内嵌的报表生成功能。
标准报表描述包括:
•报警/事件日志报告指定时间周期内所有的报警和事件。
通过使用过滤器,该报表可以提供操作员和/或点跟踪工具。
•报警持续日志报告了报警发生的时间,以及指定时间周期内特定报警返回正常状态之前所用的时间。
•集成Excel报表可以使用MicrosoftExcel,以所有其它标准报表类似的方法,构建报表。
MicrosoftExcel使用“开放式数据访问”选项可访问Experion数据库。
•自由格式报表编写器生成具有灵活格式的报表,其中可能包含最大/最小和标准偏差等数理统计函数。
•批次报表用于采集与某一生产过程运行时相关的一组点(最多50个)和事件的历史数据。
诸如批次号、客户名称、批量大小等静态批次数据也会添加到报表中。
报表可导出为.tx(t文本格式)、.csv或.xls(电子表格),该工作表内包括操作员登录、历史数据、事件数据和图形批次图标。
每次激活的事件,可激活多个报表。
•点属性日志报告了显示特定属性的点,例如未扫描、坏数据和报警抑制。
•点交叉引用决定了对指定点的数据库引用,使得解除点或重命名点时系统易于维护。
可周期性地生成报表,或基于事件驱动或命令生成报表,也可以在线组态报表。
报表可直接输出至屏幕、打印机、文件或直接输出到其他计算机通过电子方式用于分析或查看。
安全
为了保证系统安全,Experion提供了可组态的安全级别、控制级别和区域分配。
可以为每个操作员单独组态,也可以为每个操作员站单独组态。
最多6种安全级别用于限制操作员对Experion功能的使用:
级别1:
登出模式
级别2:
仅限报警确认的查看模式
级别3:
级别2加上对现场参数的控制
级别4:
级别3的内容加上级别4的现场参数,组态标准系统结构,如报表
级别5:
级别4加上用户组态的现场参数
级别6:
无限制访问
操作员登入/登出安全提供了最多255种控制级别,以限制操作员对工厂和设备个别项目的控制。
操作员启动的任何操作都会按照操作员标识符记录在事件数据库中。
另外,只有操作员配置文件中组态的控制级别超过对某点分配的级别,才允许执行对该点的控制操作。
操作员密码是5-6个字母与数字组成的加密字符。
操作员可以更改他们自己的密码,不过新的密码不能与前3个月中使用的最后10个密码相同。
登录时,如果连续密码输入3次不正确,操作员将被锁定一段时间。
登录后,操作员可以在任何时间登出,或在定义的非活动时限过后自动登出。
区域分配用以限制操作员对分配了区域的图形、报警和点数据的访问,提供有效的生产分区。
操作员登录到系统时,单独的操作员配置文件(包括安全级别、控制级别和区域分配)即被激活。
此外,在特定时间和日期标准之间激活生产区域启用或禁用控
生成脚本
Experion在整个监控系统内大量采用VBScript脚本语言。
用户可以创建画面激活时运行的脚本,或创建可附加到服务器对象,例如点参数、报警事件、报表完成和其他事件的脚本。
画面脚本
通过为画面对象编写基于事件的脚本,用户可以扩展图形画面的功能。
脚本通常用于创建超标准功能的动画。
服务器脚本
服务器脚本包含两种功能。
第一个功能是为服务器的行为及其要扩展的运行时间对象提供脚本支持。
服务器对象示例:
•服务器•点和参数
•报表•区域
•任务
用户可以组态这些运行脚本,服务器将周期性地运行或在发生特定事件时运行这些脚本。
此外,它还提供了标准画面来帮助用户监视脚本的运行状态。
第二个功能是服务器OLE自动对象模块,允许自动控制器访问和处理在服务器运行环境下的对象。
自动控制器包括MicrosoftVisualBasic、Word、Excel、Access等产品和可以使用MicrosoftCOM对象的任何编程环境。
服务器脚本使用服务器OLE自动对象模块作为途径,通过它与服务器对象交互。
这两种功能共同支持了服务器脚本。
服务器脚本采用的该架构使其具有极大的灵活性和功能性。
也因此对于某些任务该架构并不优化。
脚本开发人员应该切记没有硬性和快捷的规则,来确定哪些任务服务器脚本能否执行。
请注意,如果需要自定义应用程序,您需要利用ExperionPKSSCADA来实现该功能。
可能的话,应首先使用现有的服务器功能,然后才考虑编写服务器脚本。
这是由于在服务器上实现了这些功能的优化特性。
如果现有功能不能恰好满足需要的功能,则也可能需要使用服务器脚本扩
展该功能。
接口
作为标准功能,ExperionPKSHS提供了数据采集和控制工具来与大量控制器和PLC进行通讯。
作为ExperionPKSHS软件一部分的控制器/PLC接口的清单如表所示:
*HC900HCDesigner设计组态工具可以在服务器/工作站PC上并行操作。
在线组态-可以从系统中任何操作员站查看、操纵和分析系统中的所有数据,包括通过拨号调制解调器连接实现远程操作。
在系统运行时,对数据库实施更改。
系统安全功能可阻止XX的访问。
诊断一旦将控制器组态并投入运行后,Experion将自动执行对设备的诊断扫描。
此外,Experion对从控制器获取的所有数据执行数据一致性检查。
一旦接收无效或超时的响应,该数据将被忽略,而且该数据交换将作为错误记录。
通过通讯标示,通讯中遇到的错误统计由系统保存和显示。
每次调用失败的标示值增加,每次调用成功的标示值则递减。
此外,系统报警根据用户定义的限制条
件区分边缘和失败状态,并告知操作员控制器出现错误。
通讯统计在标准系统画面上显示,通过报表子系统或自定义画面也可使用通讯统计。
如果控制器故障,所有源于该控制器的点参数值对该操作员显示为错误。
应用程序启用器
Experion提供了功能强大的应用程序启用器,内含可组态的(不是可编程的)工具来支持各应用程序的要求。
从而大大降低了应用程序执行时间,极大的提高了自动控制的有效性。
处方管理-综述
Experion处方管理提供了创建处方和下载处方到指定的过程单元的工具。
每个处方可以具有最多30项,根据需要,处方可链在一起形成更大的处方。
处方项目可用于设置成分目标,设置报警限制,设置定时器或将设备置于正确的运行状态。
这些项目可按照要求单独启用。
处方管理/SP设定点程序支持-专用于Honeywell控制器
处方管理和SP设定点程序支持是专为HoneywellHC900、UMC800、S9000和Micromax控制器提供的。
对于每个控制器类型,设定点程序(配置文件)可在Experion中创建和存储,然后导向控制器。
在Experion中,可以存储最多50项组成的处方,可选择并加载到控制器。
HC900和UMC800支持允许SP配置文件的“组合处方”,支持在组合状态最多可下载50项(变量)。
对于HC900和UMC800,可在单页面上根据选定的设定点配置文件预先绘制曲线,而PV则绘制在其上,以易于操作员对程序的监控。
开放式数据访问-只要另一个应用程序需要源于Experion数据库的数据,开放式数据访问就是必需的。
需要开放式数据访问的某些示例如下:
•将数据读入MicrosoftExcel电子表格
•在源于MicrosoftAccess的数据库上运行查询
•一台OPC客户机需要点数据
以上每个实例被视为开放式数据访问的“用户”。
开放式数据访问有3个主要部分,如下所述:
ODBC驱动器可使用SQL命令从ODBC客户机应用程序(例如MicrosoftAccess),对服务器数据库进行查询。
服务器数据库作为大量只读ODBC表,内含点、事件历史和过程历史。
驱动器功能包括:
•开放式只读访问工厂实时和历史数据
•实施抑流以避免对性能造成影响
•用以全面改善生产率的功能示例
通过优化用于MicrosoftAccess和其他ODBC特别查询/报表应用程序。
ODBC驱动器仅包含在超过300点的系统中。
OPC服务器-ExperionOPC服务器功能允许第三方OPC客户机应用程序读/写Experion的点参数。
OPC服务器基于HoneywellHCI服务器工具包,同时基于2.0版OPC技术规格。
该服务器还支持所有强制的OPC接口。
OPC服务器仅包含在超过300点的系统中。
网络服务器-网络服务器为基于网络的应用程序(例如MicrosoftExcelDataExchange)提供及其高效的ExperionPKSHS数据库访问。
•MicrosoftExcelDataExchange允许MicrosoftExcel从Experion系统获取实时数据和历史数据。
该选项提供对一个或多个Experion数据库中的数据读写访问,同时提供了功能强大的数据合并和报表工具。
包含MicrosoftExcel的向导有助于建立所需采集的数据。
报警呼叫器-这是一种软件选项。
使用该选项,可将点报警发送到报警呼叫或消息传送系统。
最多可组态多达100个呼叫器,每个呼叫器都具有操作程序,因此只有调用时才可呼叫用户。
他们接收的信息是平常显示在报警汇总上的内容。
对于每个组态的电话号码,用户可以指定呼叫器每周使用的天数和每天使用的时间。
可设置点呼叫一个或多个组态的呼叫器。
工程工具
QuickBuilder-QuickBuilder允许用户组态点、控制器、工作站和打印机。
QuickBuilder凭借关系数据库引擎(MicrosoftJet引擎)通过过滤数据库用
户视图、多点编辑工具和直观的Windows样式界面等功能来提供更高的生产率。
关系数据库提供的其他功能是用户定义的字段(可用于终端调度、电缆数目等)和报表的标准套件。
系统在线时可以对Experion数据库执行添加和修改操作。
DisplayBuilder-DisplayBuilder是基于对象、全面集成的自定义画面创建工具,用于应用程序特定图形的开发。
提供两种类型-较新的HMIWebDisplayBuilder(.htm文件
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