cs3000应用

Centum-CS 控制系统在聚酯装置上的应用2011-1-30 11:09:00 来源：作者：摘要： 介绍了横河公司的 Centum-CS3000 控制系统在年产 20 万吨聚酯装置中的应用， 摘要： 并列举一些典型控制回路以探讨该控制系统的用法。

关键词： 关键词：组态；聚酯装置；Centum-CS3000 控制系统 1 前言某 20 万吨/年聚酯装置于 2007 年七月下旬顺利开车投产，整套装置共有 80 余个控制 回路，90 余个测量回路，180 余个报警联锁回路，I/O 点数近 900 点。

该生产装置的 自动控制系统采用日本横河的 Centum-CS3000 分散型控制系统，从组态工作至系统 投用，表现出良好的性能，既提高了组态工作的效率，又很好的完成了工艺流程控制 的要求。

本文即对此控制系统在 PET 装置上应用的硬件配置及典型控制回路的组态 进行介绍。

2 系统构成Centum 系统是日本横河公司于 1975 年推出的世界上第一套分散型控制系统，自 Centum 系统问世以来，就以其可靠性高、技术先进、功能强大、使用方便等特点而 深受世界各地用户的信赖。

本装置应用的 CS3000 就是 CS 系列中最新的产品。

Centum-CS3000 是一个功能齐全的控制系统，综合了各种控制、管理、自动化以及实 时控制数据和其它信息数据； 其组态方便简单； 模块采用表面安装技术， 可带电插拔， 并且具有 1500VAC/分抗击性能，系统接地电阻 100 欧姆等多项高可靠性尖端技术， 使系统具有极高的抗干扰和耐环境等特点，非常适用于石油、化工行业的运行环境。

Centum-CS3000 控制系统在聚酯（PET）装置上应用的配置情况如图 1。

图 1 Centum-CS3000 控制系统在聚酯装置应用配置图 （1）FCS 控制站：用于过程 I/O 信号输入输出及处理，完成连续的模拟量控制、逻 辑/顺序控制及各种复杂运算等实时功能。

为进一步保证工厂运行安全可靠，横河独 家采用了可靠性极高的 4CPU 的“Pair&Spare”、“Fail Safe”结构设计，实现完全的容错 冗余。

（2） HIS 工程师站： 采用中文版 Windows XP 作为操作系统的通用 PC 机， 安装组态、 测试软件包，可进行工程组态和系统维护、软件测试、 FCS 仿真。

当装置投用后， 可以切换工程师站为操作员站来使用，实现对过程数据、设备状态和控制系统的在线 监视和操作。

（3）HIS 操作员站：硬件配置与工程师站相同，仅软件配置不同。

（4）通信网络：系统采用两层网络结构，上层网 /IP 是人机接口与过程控制站 通信的监视网络，采用遵循 IEEEE802.4 工业标准协议的冗余实时控制网，通讯速率 高达 1Gbps；下层网为 I/O 网，连接着控制器与 I/O 卡件，采用与监视网络相同的网 络。

3 装置典型控制回路组态3.1 第一酯化反应器 12-R01 回流乙二醇（EG）摩尔比控制 第一酯化反应器中通过一定的摩尔比（EG/PTA）发生酯化反应，而为了减少新鲜 EG 的消耗量，通常采用加入乙二醇分离塔回收的 EG 以达到这个目的，加入的 EG 流量 与第一酯化反应器入口浆料流量成一定的比例加入，构成比值控制回路，其流程如图 2 所示。

图 2 浆料配置罐与第一酯化反应工艺管道及仪表流程图CS3000 系统提供了比率功能块（RATIO），可通过它实现比值控制，组态构成如图 3 所示。

图 3 第一酯化反应回流乙二醇流量比值控制组态 组态中使用了变量输入监视功能块（PVI）、常规 PID 控制功能块（PID），实现基 本的模拟量监视及控制功能，这两个功能块也是使用较多的功能块。

此外还用到了比 率功能块（RATIO）和计算功能块（CALCU）等。

组态中 FF12002 计算实际的回流 比，YK12002 用于设定回流比。

SUM11023 用于 FI11023 累计量的计算，这里需要 说明的是在 CS3000 系统中，PVI、PID 等功能块具有累计功能，具体实现是通过在 组态中把“Totalizer”一项中时间一项设置为“Hour”， 而此处根据工艺要求， 只在 12-R01 进料时累积，回流状态时不累积，所以在组态时通过计算功能块实现了这项功能，具 体做法是在 CALCU 功能块中编程，当 12-R01 进料状态（即 XV12010.PV=1）时，其 结果（CPV）等于 FI11023 的累计量，而当 12-R01 进料状态（即 XV12010.PV=0） 时，使 FI11023 的累计值（SUM）等于 SUM11023 的结果（CPV）的值，SUM11023 编程如下： PROGRAMIF （XV12010.PV>0） THEN CPV=FI11023.SUM END IF IF （XV12010.PV<1） THEN FI11023.SUM=CPV END IF END 3.2 第一酯化反应器 12-R01 液位与浆料泵 11-P01.1/2 转速串级控制 如图 2 流程所示，第一酯化反应器 12-R01 设置了两台液位变送器（LT-12009、 LT-12019），正常生产时可供液位控制选择之用。

液位与浆料泵转速之和控制功能块 SIC11022 构成串级回路，SIC11022 的输入值 SF11022 为转速和，输出再分别与两台 浆料泵的各自速度控制功能块作串级设定，从而达到液位与转速的优化控制，组态构 成如图 4 所示图 4 第一酯化反应器液位与浆料泵转速串级控制组态 组态中除 3.1 所述的常规 PID 控制功能块（PID）和计算功能块（CALCU）等，还使 用了选择功能块（SS-H），装置投运后，操作人员可通过修改其 SW 值进而选择用于 回路控制的液位变送器；此外还使用了串级控制信号分布功能块（FOUT），用以把 SIC11022 的输出信号分别给两台浆料泵各自转速控制作设定。

装置投产后，实践证 明此复杂控制回路运行平稳可靠，实现了工艺操作的要求。

3.3 终缩聚反应器液位与熔体出料泵转速、时产量设定、日产量设定选择控制图 5 终缩聚反应器液位与熔体出料泵转速、时产量设定、 日产量设定选择控制组态 组态构成如图 5，此回路初期组态类似于 3.2 所述的液位与转速串级控制，然而笔者 在现场时，在与操作人员的交谈中得知，由于不同人员的操作习惯，他们希望这个回 路可以有多种选择，熔体泵转速和控制功能块 SIC16009 的主回路设定除原设计的液 位控制外，还可在时产量设定和日产量设定之间进行选择。

由于熔体出料泵是两台容 积泵，可根据其转速容易的转化为流量，于是在组态中通过几个计算功能块分别实现 转速与流量之间的转换。

由于不同转速下出料泵的泵效会有所不同，组态中使用了数 据输入功能块（DSET）用以输入泵效，以及产量设定 FY16HOUT、FY16DOUT，操 作人员根据实际的运转数据可总结出不同转速下的泵效， 把泵效使用在转速与流量之 间的转换上，更加精确了这个过程。

装置投产一段时间后，根据操作人员的反映，通 过装置开车过程已经总结了对应不同产量的泵效值，在随后的生产中，此回路更加方 便了操作人员的操作，尤其是装置提产降产过程，更加体现了出料泵转速控制的灵活 性及精确性。

4 装置逻辑联锁组态在 Centum-CS3000 控制系统中，为用户提供了两种逻辑联锁的组态方式，分别是顺 控表方式（ST16）和逻辑图方式（LC64）。

笔者结合聚酯装置的逻辑联锁特点，并考虑到便于系统维护人员的维护，所有的逻辑联锁均采用了顺控表的方式完成，下面 以第一酯化反应器 12-R01 进料回流联锁为例予以说明。

逻辑联锁如图 6 所示，当发生如下任一情况时，12-R01 浆料入口三通阀处于回流状 态：（1）当两台浆料泵 11-P01.1/2 均停止；（2）12-R01 两台液位变送器任一台发生 液位高高报警（LAHH-12009、LAHH-12019）；（3）12-R01 气相出口管线压力高高 报警（PAHH-12013）；（4）工艺塔塔釜压力高高报警（PAHH-13063）。

图 6 第一酯化反应器进料回流联锁 顺控表组态如表 1，当此顺控表功能块投运后设置为自动状态（AUT）时，即可实现 上述功能。

表 1 第一酯化反应器 12-R01 回流逻辑联锁组态5结论Centum-CS3000 控制系统在聚酯装置中的应用，充分体现了其优越的性能，自装置开 车至今，运行稳定可靠，为该公司带来了较好的经济效益。

CS 一 3000 DCS 在 ABS 装置控制系统上的应用2011-2-16 8:30:00 来源：作者：摘 要：针对 ABS 装置顺序控制系统的工艺及控制要求，采用横河 CS 一 3000 DCS 控制，实现了 ABS 装置的集散控制，满足了装置大规模生产的过程控制、检测、优 化和管理的需要，具备完成的过程控制功能，数据采集和监视功能。

关键词：ABS 装置；集散控制系统；顺控表；应用 1 装置概述 大庆年产 5 万吨 ABS 装置，1997 年 9 月年年底开工投产装置生产采用韩国味元 公司的专利技术，2005 年底改扩建为年产 ABS 产品 10 万吨，该装置采用乳液接枝 聚合工艺，该工艺是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯为主要原料的三元共聚工艺过程；该 工艺过程包括以下四个过程：首先是采用乳液聚合工艺的 PB 聚合反应，然后是采用 乳液接枝聚合丁艺的 ABS 接枝反应，之后，ABS 接枝聚合物通过凝聚、脱水、干燥 制得 ABS 接枝粉料， 最后是该粉料与 SAN 粒料和各种添加剂进行均匀掺混用以生产 ABS 的最终产品。

2 控制系统的系统结构及硬件配置 2．1 系统结构 针对改扩建后的工艺及设备控制要求，采用横河 CS 一 3000 系统。

在 DCS 控制 系统中由 2 套控制站来完成 I／O 处理，数字通讯，数据采集，模拟控制和顺序控制； l 套工程师站用于系统工程目的，如控制回路组态，画面生成，报表生成等，以及过 程趋势和参数整定等；8 台操作站使操作员可以在正常和异常情况下对本站各设备进 行控制，并可监视全线各站的操作数据和状态，也可以对操作站进行组态（见图 1）。

图 1 系统结构图 2．2 硬件配置 2．2．1 过程接口 2．2．1．1 过程 I／O 卡件。

接口硬件包括接线端子，输入／输出（I／O）卡件和连 接电缆等，I／O 卡件相关设备安装在机柜室内的各独立机柜中，且符合有关国际制 造标准。

I／O 卡件具备识别现场接线断路并发出报警的功能；输出信号卡在设备故 障时能保持输出不变或达到预先设置的安全输出值；用于热电偶温度检测的 I／O 卡 具备冷端温度补偿的功能。