霍尼韦尔PKS系统在聚酯装置的案例

1、引言

江西龙鹏特种纤维股份有限公司聚酯（PET）装置由中国纺织工业设计院设计，采用国内开发的以醋酸锑为催化剂、二氧化钛为消光剂、精对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料的直接酯化、连续缩聚的五釜流程工艺路线，生产纤维级半消光聚酯切片。主控制系统为集散控制系统（DCS）,采用的是霍尼韦尔（Honeywell）的PKS系统。本文重点介绍PKS系统在装置中的应用情况。

2、系统介绍

2.1　系统构成

PKS（Process Knowledge System） 是过程知识系统的简称。PKS控制系统是Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系统。它集合了Plantscape系统组态方便的特点,又集合了TPS控制系统硬件上的优点而推出的一款全新的DCS控制系统。我公司聚酯装置的PKS系统结构如图1所示。

·网络结构：

1）以太网（TCP/IP）
传输速率为：100M/10M波特率；
网络节点：server,station,priter（switch,hub）等；
传输介质：双绞线：接头（为RF45，网卡），距离为100m以内；

2） SCN（Supervisory Controlnet）监控层
传输速度：5M波特率；
网络节点：CPM，及其他通讯摸件（如PCIC）；
传输介质：同轴电缆；网络终端需加75Ω电阻；
传输协议：IEEE8023，令牌方式；

3） I/O Controlnet
传输速度：5M波特率；
网络节点：PMIO（输入输出卡件）、SIM等；
传输介质：同轴电缆；网络终端需加75Ω电阻；
传输协议：IEEE8023，令牌方式；

·系统特点：

（1）冗余配置
　　
[1>服务器冗余：PKS过程系统的服务器可以冗余配置，以提供更高等级的可靠性。采用一对配置相同的服务器，以主/从结构方式相互支持。当主服务器出现故障时，从服务器采集数据，并为操作站提供数据服务。主服务器通过冗余网络传送数据库中的所有数据处理信息到从服务器，使得主从服务器之间同步。

[2>现场处理器（CPM）冗余配置:通过光纤连接冗余模块RM（redundantmodule）来实现冗余通讯。可在500ms内自动切换。
　　
[3>网络通讯冗余配置：以太网可冗余配置，即，LINKA、LINKB；SCN、I/O Controlnet可以冗余配置。
　　
[4>对于PKS系统，IOP可以冗余（即输入输出卡件可以冗余）

（2）混合控制器：CPM

如图2所示，混合控制器有机架、电源、控制处理模件（CPM）、controlnet接口、冗余模件和输入输出模件组成。还可以包括一个可选的电池扩充模件。机架由5种规格-4槽，7槽，10槽，13槽，17槽等。所有的模件都可以带电插拔。控制处理器模件是双宽度的，占用两个机架槽位。处理器是100MHZ的PowerPC 603E,带有8M字节的EDAC内存。CPM支持非冗余或冗余配置两种方式。4M字节带奇偶校练的内存。

2.2　硬件说明

1）服务器、操作站、打印机等；

服务器通过PCIC卡与下层（SCN）进行数据交换通讯；TC-PCIC01Typical系统适用于1个server（可冗余）和10-12个station；processor主频 1GHZ;RAM 384MB以上；

NETWORK 10Mbps;
显卡 1014×768 65K
硬盘 18.2G
一般选 Dell power

2）SCN 监控层；

A、PS （power supply）:提供120/240AC给机架，背板，卡件供电。MC-PSRX04提供卡笼箱的DC电源。TC-FPDXX2
B、CNI （CONTROLNET INTERFACE MODULE）；与其它网络层进行通讯的通讯接口。TC-CCR013
C、PM 过程处理器：占两个槽，是控制系统的核心设备，进行数据处理、计算、控制等。TC-PPRS021
D、RM 冗余模件；TC-PRR021
E、IOLIM（I/O LINK INTERFACE MODULE）:负责与CPM与PMIOP的通讯；可带电插拔。TC-IOII01

3） Romal I/O

A、卡笼箱：file装PMIO的卡笼箱，一般有7，15槽。
B、PMIO （输入输出卡件）

控制站使用的I/O卡件的种类有:HLAI高电平模拟量输入卡（16点）、AO模拟量输出卡（16点）、DI开关量输入卡（32点）、DO开关量输出卡（32点）、LLMUX多路低电平模拟量输入卡（32点）。除控制站本身采用冗余外，控制回路的I/O卡件也采用冗余，大大提高了系统的可靠性。

C、FTA（现场接线端子）

MC-TAIH12、MC-TAOY22、MC-TAIH02、MC-TLPA02、MC-TAMR03、MC-TDOY22、MC-TDIY22

2.3 软件说明

（1）control Builder——Control Builder是一种图形化的、面向对象的、基于窗口的工程工具，用于过程系统控制处理器的控制执行环境和应用控制环境的控制策略的设计、组态、和实施。用于组态硬件,如网络、I/O模件、控制器、和现场总线设备，以及组态控制点，如调节控制、设备（马达）控制、逻辑控制、顺序控制和特殊的用户定义的功能等。

（2）QUICK BUilder——QUICK Builder使得用户可以组态第三方的控制器/RTU，以及它们的点、组态操作站和打印机。Quick Builder使用关系数据库引擎，提供筛选数据库的用户显示、多点编辑工具、和直观的窗口风格的用户界面，极大地提高了组态效率。关系数据库还捉供用户自定义的域，可以用来设置终止调度，记录接线编号等，同时还提供标准的报表。ExperiOn PKS过程系统数据库的添加和修改均可以在线进行。

（3）Display Builder ——Display Builder是面向对象的，全集成化的用户画面组态工具，用于生成用户专用的显示图形画面。动态显示可以简单地通过鼠标点击迅速生成。系统还提供一个图形库含有如容器、管道、阀门、罐、马达等通用的工厂设备，帮助用户进一步加快图形设计的速度。此外,对于一些多处用到的相似的画面，可以用模板画面的功能减少组态时间。提供的过程对象和调色板功能可以帮助用户快速简便地创建用户对象，并可以带有三维效果。通过使用脚本程序（VBScript和Jscript）组件，可以显著地增强图形画面功能，如高速动画、工具提示、操作站程序执行的控制作用等都可以通过脚本程序完成。许多ActiveX的组件类型，如播放声音和视频图像等都可以插入在画面中被调用。

（4）Knowledge Builder——Knowledge Builder,在线的电子资料，采用HTML结构的浏览器阅;在线帮助，（F1功能键调用，许多应用予以支持）。

3、系统应用

3.1　17反应釜液位控制

17反应釜是聚酯装置的终缩聚釜，液位的稳定关系到熔体粘度的稳定即产品的最终质量，所以本装置采用了两套放射性液位计，一台靠近入口端LIC17017，另一台靠近出口端LIC17023，17反应釜的液位取三七开，即通过AUX辅助计算块完成0.3＊LIC17017.DACA.PV+0.7＊LIC17023.DACA.PV的计算作为PID控制块的测量值。通过PID控制块的运算OP输出至SIC16009作为设定值，控制16熔体泵的泵速以调节17反应釜的进料达到液位稳定的目的。

3.2酯化搅拌器联锁控制
　
在装置中电机12A01带动一酯化搅拌器转动,电机12A01P带动油泵转动来给12A01润滑和冷却。一酯化搅拌器的启动条件是反应釜的液位LIC12019、LIC12009未低低报、油泵12A011已经运行、油压正常（PAL12036未低报）,所以两个电机的启停顺序应该是先开油泵12A01P,再开搅拌器12A01,停止时先停12A01再停12A01P;另外，为保护搅拌器12A01，在一酯化液位计LC12019、12009液位低低报时、在12A01P故障停止时应联锁停止12A01。系统使用了一个DEVICE块简单、方便地实现了以上功能,示意图如图3所示。

图 3 12-A01控制图

DEVICE块是一种多输入多输出点，它提供对马达、泵、开关阀等离散型设备的操作控制面板。所用两个DC点的状态，S0是停止状态、S1是运行状态，连接着2个输出和2个输入。12A01的输出启动信号（S1）是DO点12A01T,输出停止信号（S0） 是DO点12A01P；反馈输入信号DI点是12A01I、12A01F,均为1时表示12A01已运转，12A01I为0、12A01P为1时表示其已停止。
　　
12A01启动的允许条件是PI（1）为1,即液位计未低报、油压未低报及油泵已经启动三个条件均满足。在液位低报时，12A01¬-ANDA.OUT为1，使12A01P动作停12A01。

4、结束语

PKS控制系统强大的功能模块和其优越性能保证了装置按照设计方案在预定时间内顺利开车。该PKS系统自2004年12月投用以来，系统运行稳定，没有因DCS系统本身的问题对生产造成过影响，而且由于该系统的开放性、灵活性、易操作性等优越性能，能够根据生产需要自主的进行一些过程