摘 要：本文著重介紹tps系統(tǒng)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)，并以分子篩切換控制程序和氧壓機(jī)起車程序?yàn)槔f明cl語言在控制中的應(yīng)用。 Abstract：Based on constitution of the DCS system for 6000 oxygen making machine of Xilin Iron & Steel Group. The structure and characteristics of Honeywell TPS are presented. Taking for example switch control of molecular sieve and Oxygen Compressor Start-Up， it shows the application of CL language in control of 6000 oxygen making machine. 關(guān)鍵詞：tps;cl語言; Key words：TPS;CL language; 0 前言 　　西林鋼鐵公司6000m3/h空分設(shè)備由杭州制氧機(jī)集團(tuán)公司2004年5月成套，工廠設(shè)計(jì)由北京鋼鐵設(shè)計(jì)總院設(shè)計(jì)，于2005年9月2日順利投產(chǎn)出氧，歷時(shí)近四年時(shí)間的運(yùn)行表明，該機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)值或超過設(shè)計(jì)值。氧產(chǎn)量6400m3/h，純度99.8%;氮產(chǎn)量13000m3/h;氬產(chǎn)量190m3/h，純度99.999%Ar。其控制系統(tǒng)采用美國 Honeywell 公司的 TPS（Total Plant Solution）集散過程控制系統(tǒng)。 1 6000制氧機(jī) DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成 　　西鋼制氧廠6000制氧機(jī) DCS控制系統(tǒng)采用的是Honeywell公司的產(chǎn)品 TPS（Total Plant Solution）控制系統(tǒng) ，該產(chǎn)品是世界上最先進(jìn)的控制系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)無論是控制功能、通訊功能 ，還是自診斷功能以及數(shù)據(jù)處理功能，都處于世界領(lǐng)先地位，廣泛應(yīng)用于石油化工、樓宇自動化以及航天航空、軍事等領(lǐng)域。 　　1.1 TPS系統(tǒng)配置 　　制氧機(jī) DCS系 統(tǒng) 共 配 備 兩 臺 HPM（High.Performance Process Manager）高性能過程管理站 ，一臺HM（History Module）歷史模件 ，兩臺 GUS（Global User Station）通用操作站。對關(guān)鍵部件如 NIM、HPM以及電源部分均采用冗余結(jié)構(gòu)，這樣從整體上提高和加強(qiáng)了系統(tǒng)工作和控制的可靠性 、安全性。這些設(shè)備通過 LCN（Local Control Network）局域控制網(wǎng)絡(luò)和 UCN（Universal Control Network）通用控制網(wǎng)絡(luò)連結(jié)起來 ，構(gòu)成一個(gè)性能齊全的集散型控制系統(tǒng)。6000 制氧機(jī) DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 [align=center] 圖 1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　1.1.1 網(wǎng)絡(luò)接口模件 NIM（Network Interface Module）提供了 LCN與 UCN之間的通道和接 口，它完成LCN傳輸技術(shù)和通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換 ，NIM使得 LCN上的節(jié)點(diǎn)可對UCN設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，透過 NIM，程序和數(shù)據(jù)庫可裝載到 HPM。UCN上的設(shè)備產(chǎn)生的報(bào)警和操作提示信息也可以上傳到LCN上的各個(gè)結(jié)點(diǎn) 　　1.1.2 歷史模塊（HM）：可對系統(tǒng)歷史事件、歷史數(shù)據(jù)及系統(tǒng)文件進(jìn)行儲存;并有斷點(diǎn)保護(hù)（Check Point） 功能可以自動或手動存儲整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,使系統(tǒng)有1 個(gè)至少4 h 的系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫備份。可在系統(tǒng)停電或故障后,迅速準(zhǔn)確地恢復(fù)。 　　1.1.3 操作站（GUS）：雙CPU 結(jié)構(gòu),使得控制網(wǎng)絡(luò)與上端管理網(wǎng)完全隔離,保證控制網(wǎng)絡(luò)的安全,并同時(shí)可對上端管理設(shè)備提供完全開放的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。標(biāo)配內(nèi)置Ethernet 網(wǎng)卡,提供了上端的管理網(wǎng)接口。還具備工程師站功能。 　　1.1.4 HPM是 Honeywell TPS系統(tǒng)中最主要的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備，它采用兩個(gè) M6804處理器硬件平臺，用不同的處理器完成不同的任務(wù)。HPM具有高度靈活的數(shù)據(jù)采集輸入輸出的控制功能。整個(gè)系統(tǒng)不僅具有各種優(yōu)化的功能模塊用以完成數(shù)據(jù)采集和標(biāo)準(zhǔn)的控制功能，同時(shí)支持 CL語言，可通過對其編程完成多種復(fù)雜的控制和優(yōu)化控制。 2 CL語言在控制中的應(yīng)用 　　Honeywell TPS控制系統(tǒng)支持 Honeywell專用的 CL語言所編制的程序。CL程序?qū)幊陶卟灰蠛芨叩木幊碳记?，只要求對控制對象的特性熟悉即可，而且 ，可以在 CL程序中設(shè)定操作權(quán)限，看到 CL程序的執(zhí)行狀態(tài)。CL程序可用于復(fù)雜計(jì)算和多重循環(huán)的順控程序。CL程序的結(jié)構(gòu)一般由程序名、聲明變量、程序段、步和程序語句組成，用 END結(jié)束。在6000制氧機(jī)控制程序中有多套 CL程序，下面以分子篩切換控制程序和氧壓機(jī)起車程序?yàn)槔f明CL程序的應(yīng)用。 　　2.1分子篩純化器自動控制系統(tǒng) 　　分子篩吸附器是二組（只）立裝的圓柱形容器，每只容器中均充有分子篩吸附劑。兩組（只）分子篩吸附器MS1201、NS1202是交替工作的，即當(dāng)一組（只）吸附器運(yùn)行在吸附工作狀態(tài)時(shí)，另一組（只）則運(yùn)行在再生狀態(tài)。處在吸附工作狀態(tài)的吸附器，通過經(jīng)過冷卻的原料空氣，當(dāng)空氣通過分子篩時(shí)，空氣中的水份、CO2和碳?xì)浠衔锉环肿雍Y吸附，使空氣得到凈化。經(jīng)過一段時(shí)間的吸附，分子篩就得進(jìn)行再生，使分子篩吸附劑析出水份及CO2等，經(jīng)過再生的吸附器又可以投入吸附工作，二組（只）吸附器是交替地工作的。 　　2.1.1分子篩吸附器再生過程 　　分子篩吸附器是空分設(shè)備的重要設(shè)備之一，確保分子篩吸附器安全可靠運(yùn)行是很重要的，為此必須按照再生過程進(jìn)行再生工作，一般分子篩吸附器的再生過程為： [align=center] 圖2 分子篩再生過程[/align] 　　2.1.2 CL程序的應(yīng)用 　　分子篩共有兩段CL程序： 　　1）CLMS（分子篩切換程序） 　　2）CLMSAUTO（分子篩手自動切換程序） 　　下面以分子篩切換程序中啟動時(shí)各閥門初始化程序段為例，介紹CL語言的應(yīng)用 　　LOCAL HC1202A AT NN（1） 　　LOCAL HC1202B AT NN（2） 　　LOCAL HC1202C AT NN（3） 　　LOCAL PIC1206A AT NN（4） 　　LOCAL PIC1206S AT NN（5） 　　PHASE INI 　　STEP ONE 　　SET MSAUTO.PVFL=ON 　　OPEN V1201,V1202,V1203,V1204,V1217 　　CLOSE V1205,V1206,V1211,V1212,V1213,V1214,V1215,V1216,V1218 　　CLOSE V1207 　　SET HC1202.MODE=MAN 　　SET HC1202.OP=0 　　STEP TWO SET PIC1206.MODE=MAN 　　SET PIC1206.OP=PIC1206A 　　SET MS1201.PVFL,MS1202.PVFL,RPR.PVFL,PR.PVFL,RH.PVFL,JUMP.PVFL,MSPAUSE.PVFL=OFF 　　在程序中，通過語言來控制各閥門、內(nèi)部計(jì)時(shí)器以及分子篩等的初始狀態(tài)，整個(gè)再生過程必須嚴(yán)格按照規(guī)定的控制程序和時(shí)間、壓力、壓差等條件，以及前一步動作完成之后，有關(guān)閥門的開關(guān)狀態(tài)來進(jìn)行。 　　2.2 氧壓機(jī)起車程序 　　氧壓機(jī)的起動必須滿足下列各項(xiàng)起動條件，才能起動， [align=center] 圖3 氧壓機(jī)起車畫面[/align] 　　2.2.1 氧壓機(jī)起車條件 　　（1） 吸入閥V3301全關(guān); 　　（2） 排出閥V3306全關(guān); 　?。?） 高壓放空閥V3304全關(guān); 　?。?） 中壓旁通閥V3302全開; 　?。?） 高壓旁通閥V3303全開; 　?。?） 混合氣體旁通放空閥V3309全開; 　　（7） 氮?dú)馊肟陂yV3316全開; 　　（8） 緊急噴氮閥V3315全關(guān); 　?。?） 入口導(dǎo)葉起動位置; 　?。?0） 潤滑油壓力在0.25MPa以上; 　　（11） 潤滑油溫度在35℃以上; 　?。?2） 密封氮?dú)鈮毫φＴ?.45MPa以上; 　?。?3） 密封氮?dú)鉁p壓后壓力在200KPa以上; 　　（14） 冷卻水流量在380T/h以上; 　　（15） 電控系統(tǒng)正常; 　?。?6） 排煙風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn); 　?。?7） 重故障復(fù)歸，處于復(fù)歸位置。 　　2.2.2 氧壓機(jī)起車程序 　　氧壓機(jī)起車程序共有兩段： 　?。?）CLREADY 氧壓機(jī)啟動前準(zhǔn)備 　　（2）CLSTART 氧壓機(jī)啟動 　　程序如下： 　　STEP ONE 　　CLOSE V3301,V3306 　　STEP TWO 　　CONTROL V3304 　　SET PCAS3310.MODATTR=PROGRAM 　　SET PCAS3310.MODE=MAN 　　SET PCAS3310.OP=0 　　STEP THREE 　　SETV3302.MODATTR,V3316.MODATTR,V3315.MODATTR,V3318.MODATTR=PROGRAM 　　SET V3303.MODATTR,V3309.MODATTR=PROGRAM 　　STEP FOUR 　　OPEN V3302,V3316 　　OPEN V3303,V3309 　　CLOSE V3315,V3318 　　在程序中可通過與程序段對應(yīng)的PM點(diǎn)，對程序的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，如果在運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)故障，在PM點(diǎn)中，就能夠看到程序停在哪一步，這樣維護(hù)人員就能夠迅速鎖定故障目標(biāo)，及時(shí)處理。 　　本系統(tǒng)為氧壓機(jī)能夠正常起車而設(shè)，只有嚴(yán)格按照程序中的步驟執(zhí)行，才能保證氧壓機(jī)安全平穩(wěn)的啟動。 3 應(yīng)用體會 　　空分設(shè)備的儀控系統(tǒng)是整套裝置的中樞神經(jīng)，其可靠性直接決定和影響著設(shè)備運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。西鋼6000制氧機(jī)于 2005年投產(chǎn)，經(jīng)過將近四年的實(shí)際應(yīng)用 ，我們在DCS的應(yīng)用上積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在6000制氧機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，我們做了大量的考察和調(diào)研 ，將 DCS控制系統(tǒng)選定為 Honeywell的 TPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 Windows—NT操作平臺，人機(jī)界面友好，功能齊全，只需用操作鍵盤和鼠標(biāo)就可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動 、停車 、閥門的開關(guān)。另外 ，TPS系統(tǒng)大多采用了冗余技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性和安全性上升了一個(gè)檔次。不足之處是組態(tài)比較繁瑣，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件全部為英文，不易讀懂，給維護(hù)和開發(fā)工作帶來了一定的難度。 　　西鋼6000 制氧機(jī)從 2005年投產(chǎn)至今已運(yùn)行四年有余，從設(shè)備技術(shù)的先進(jìn)性到控制系統(tǒng)的可靠性都達(dá)到了令人滿意的效果。 參考文獻(xiàn)： 　　1、 TPS SYSTEMS（GUS）HPM MAINTANCE HONEYWELL Industrial Automantion and Control Automation College