DCS和MES在大型纯碱生产装置上的应用

摘 要：文中主要介绍了山东海化股份有限公司纯碱厂自动化信息化建设状况，实施自动化信息化的意义及经济效益，将来纯碱厂信息化建设的打算。
关键词；自动化；信息化；DCS；MES；先进控制
　　山东海化集团纯碱厂是国家“七五”重点项目。它采用了先进的氨碱法生产工艺。原设计纯碱生产能力60万吨／年．后经扩建改造生产能力增至120万吨／年．2004年建设60万吨／年纯碱项目一次试车成功．纯碱总生产能力达到2oo万吨／年。对全部生产过程实行DCS先进控制，管理过程实施MES，生产自动化、管理信息化，具有当今国际先进水平。
1 生产过程自动化的应用
1．1 纯碱厂DCS系统的应用
　　纯碱厂新线是60万吨／年纯碱新项目。全厂使用一套全集成的西门子PCS7过程控制系统，PCS7系统集成电气逻辑控制和自动化仪表控制为一体，总控制点为1万多点。根据纯碱厂新线的规划设计，中央控制室设12台操作员站、2台工程师站、2对冗余服务器：现场设置12台操作员站．8对AS400冗余控制器、27台S7—300控制器，以及若干ET200站。网络结构如下图所示。

　　2005年4月，纯碱厂老线系统停车大修期间，对全厂所有DCS系统进行了升级、扩展、更新换代，实现了全厂集中控制。共用三套艾默生DeltaV系统．分别应用于压缩工段，碳化、蒸吸、盐水工段、煅烧、石灰、包装、中央控制室等。艾默生DeltaV系统集成了全厂仪表自动化控制和电气逻辑控制。全厂在中央控制室设12台操作员站、3台工程师站、3台应用站；在现场设10台操作员站，23对冗余控制器，控制点总数为8000多点。
1.2 先进控制在纯碱厂的应用
　　随着生产规模的不断扩大．进一步提高装置自动化控制水平变得日趋重要。在浙江中控软件技术有限公司和纯碱厂双方领导的大力支持和关心下．纯碱厂从2004年起即在新线石灰车间的石灰窑装置、重碱车间的碳化装置和压缩车间的压缩机装置实施了先进控制。经双方工程技术人员的共同努力和密切合作， 已顺利完成纯碱厂新线13座碳化塔、7座石灰窑、7台压缩机系统的先进控制和优化。从2005年6月下旬开始，该项目实施的各部分先进控制和优化系统先后进入了连续运行考核。从运行的结果看．该项目的投用率达到了95％以上。在保证装置工况良好的情况下，实现产量最大化，品质最优化。先进控制技术增强了装置的抗干扰能力、平稳了操作；减少了产品质量波动并实现卡边控制：提高了原料利用率、降低了能耗。同时，先进控制的实施也大大降低了操作人员的劳动强度，提高了装置的自动化水平。

　　2006年．为提高其它工序的平稳运行。进一步搞好纯碱生产装置平稳性和提高效益，将在新老线全面开展重点装置的先进和优化控制以及全厂的物料平衡。

1．3 生产分析数据输入系统
　　工艺生产过程中各种物料分析数据的实时性和准确性直接影响工艺指标的控制和操作。我厂采用了手工分析数据通过TP数据输人面板和微机输入联人DCS系统，工艺人员从DCS系统中及时获取分析数据作为操作依据。同时部分分析数据实现了自动测量．测量仪表直接联入DCS系统。如：中下段气CO 含量分析、煅烧炉气分析、石灰窑气分析、蒸馏调和液pH值分析、精盐水调和液pH值分析等。
1．4 自动化包装系统的应用
　　全自动包装生产线是吸收了国际先进的包装机技术，结合纯碱物料特性，能满足纯碱包装生产需要的全自动包装设备。核心设备由PC控制系统、伺服给进料装置及电子计量系统等组成．实际单袋重量误差不大于80g：外围设备由自动上袋系统、自动开袋装料系统、自动折边缝包系统、自动金属重量拣选系统和自动生产标识系统组成。先进的控制系统和完善的检测装置确保每一袋纯碱达标进入码垛生产线。
　　全自动码垛生产线采用伺服转位控制， 由PC机控制自动编组流程、触摸屏操作可实现4-10层任意设定，及自动供盘及排垛作业功能。完善的故障显示和声光报警系统可实现无人值守的自动化作业。主要设备由PC机控制系统、托盘供给系统、转位编组系统、垛盘升降装置及自动排垛系统构成。
2 信息化管理的应用
2．1 MES系统
　　纯碱厂的MES系统自2005年4月份开始实施．年底基本完成该项目。该项目是在PI实时数据库系统平台之上．根据企业的实际需求开发的MES系统。系统主要分为两部分．一部分是对生产的实时监控．主要由工艺流程图、趋势图和实时生产监控相关的一些报表组成：另一部分是将实时数据和管理上的统计数据进行综合而形成的统计报表，供生产管理人员的决策。整个系统分为领导查询、生产监控、工艺优化、产耗管理、物流管理、质量计量管理、仪表管理、管理参考八个子系统；并对需要进行手工输入的部分专门设置了一个数据录入系统，还设置了一个专门的权限管理系统。通过该系统的实施．使各种生产数据、化验分析数据、计量数据即时地呈现在管理者和操作人员的面前。它使生产中的各类流程图、历史曲线、消耗、考核、故障诊断等一目了然．为管理者指导生产提供了有力的决策。
2．2 纯碱厂内部网站办公平台的建立
　　纯碱厂内部网站办公平台．是信息科技术人员在大量的考察和论证的基础上建立的。包括纯碱厂l0个生产车间、9个处室．实现了我厂信息采集、信息共享和信息交流的自动化。该平台包括了各种数据库系统（关系数据库、实时数据库）、人力资源系统、成本中心管理系统、试题库管理系统、即时短消息等，实现了无纸化办公。不但提高了工作效率，同时节省了大量的电话费用、纸张、印刷费用。我们充分利用纯碱厂完善的计算机网络资源，投资较少的情况下，在一些重要的设备和岗位上安装了50余台网络视频摄像机。该摄像机可以在任何一台联网的计算机上观看监控效果。实现了对各下料口的监控、输送皮带的运行监控、压缩机的监控、地磅的车辆监控、空压站的无人值守等。

3 自动化信息化建设的体会
　　通过不断提高生产自动化水平和全面实施信息化管理，企业的经济效益和社会效益非常显著。平均吨碱蒸馏汽耗为1435．64kg，比去年同期降低了18．93kg，增创效益150余万元、与去年同期相比，除焦炭消耗持平外，原盐、石灰石、液氨消耗分别降低了2kg／t、22kg／t、0．7lkg／t。纯碱厂在生产规模达到200万吨／年的情况下。公司员工由2000年的250o人减少到目前的1600余人。将来，在纯碱厂的老线和新线的其他工序继续实施先进控制和优化系统，实现厂领导提出的“信息化一揽子” 工程；继续加大纯碱厂MES的实施，实现与供销公司的接口，做到“管、控、营” 一体化，不断提高企业的综合经济效益。