PVC公用生产系统控制网络的改造

路丽娟,周红燕

(石河子天域新实化工有限公司，新疆 石河子 832000)

在PVC生产工艺中，公用管网系统主要负责生产装置公用部分水、汽、气的输送与供给，如各装置所需的冷冻水、循环水、蒸汽、仪表气、压缩空气等。为保证生产线的安全性与可靠性，满足生产的需求，石河子天域新实化工有限公司(以下简称天域新实化工)公用生产系统的核心设施采用较为先进的自动控制装置，重要设施及辅助工序的温度、压力等有关控制点的参数控制由浙大中控技术有限公司SUPCON WebField集散控制系统来实现[1]。

1 PVC公用生产系统简介

目前，天域新实化工公用工程车间主要由冷冻、空压、纯水、循环水、溴化锂、母液水处理、污水处理等生产岗位组成，主要任务是根据生产需要严格控制各项工艺参数，稳定、均衡地向各工段输入合格的氮气、压缩空气、仪表气、一次水、冷冻盐水、7 ℃水和循环水，保证各工段的正常运行。公用工程大系统多使用浙大中控技术有限公司SUPCON WebField系列集散控制系统，也有部分设施及工序采用其他控制系统，如循环水工序使用德国西门子公司的PLC S7-200系统，溴化锂系统使用机组自带的PLC系统，操作系统分散，给操作人员设置、操作、巡检等工作带来很大困难，集中控制难度较大。

2 公用生产系统控制网络改造思路

PVC公用生产系统涉及较多的温度、压力、流量、液位控制和多种化工生产设备的变频器、搅拌器、泵、阀等的控制与操作，与各工序控制参数的调整与改变相关，采用集中控制系统更有利于生产的管理与控制，不仅可以减少操作人员的劳动强度，降低故障率，还有利于降低成本。

天域新实化工决定采用可靠性高、故障率低且抗干扰能力强的浙大中控SUPCON WebField系列集散控制系统来实现模拟量处理、数字运算、人机接口与操作功能。为此，将庞大且多元化的控制系统设计为4个操作分组：溴化锂单元、能源管理单元、软水单元、空压冷冻单元。

3 公用生产系统控制网络设计

3.1 控制网络硬件构成

浙大中控技术有限公司SUPCON WebField系列EPA-100集散控制系统由控制站、工程师站、操作站、过程通讯网络共同构成，现场控制站是整个DCS控制系统的核心处理部分，也是关联现场与操作站的核心组织，所有现场与中控关联的相关数据的采集均由控制站内的电源、CPU、I/O模块处理单元等来完成；所有相关的组态平台与系统日常维护、检修等可由工程师站来完成；操作人员通过现场监控与实时数据采集系统将数据上传至操作站，从而完成监控操作；过程通讯网络则是联系控制站、工程师站与操作站的枢纽组织，它起着关键的连接作用。

从实时性与操作稳定性考虑，天域新实化工公用生产系统的控制中心设置在远程调度中心位置，并在每个操作的集中控制部分分别设置了相关的操作单元从站，各从站均可与主站进行通讯，并接收主站所发出的现场采集信号，同时也可以向主站发送信号。

SUPCON WebField系列EPA-100集散控制系统是在原控制系统的基础上进行改造的，整个监控网络由各操作分组及调度中心的1台工程师站及2台操作站一起构成，每个操作分组分别设置1台现场操作站，使用网络拓扑结构完成控制站、操作站与过程通讯网络的连接。上位PC机通过挂接网桥ScnetⅡ过程与上层的信息管理网或相关操作站进行连接，ScnetⅡ的功能主要是基于Ethernet 基础，构成双重化、热冗余双重备份，且遵循数据传输MODBUS TCP/IP协议，具有良好的稳定性。

3.2 控制网络软件构成

浙大中控技术有限公司SUPON WebField系列EPA-100集散控制系统的软件系统是基于Windows XP操作平台开发的Advan Trol/Advan Trol-Pro(V2.65)版本，以系统组态软件为核心内容，由SCKey系统组态软件、Advan Trol-Pro实时监控软件、流程图制作软件、图形组态软件、报表制作软件、操作服务软件、事故分析软件等构成组态功能平台。根据设计思路确定整个系统的硬件构成、内部网络节点、冗余设置、采样周期；由系统自带的基本组态功能完成系统硬件设置与内部参数设置;由实时数据库和网络数据库对画面流程、报警信息、趋势曲线、报表及记录、历史数据等进行定义及保存，并且具有故障诊断的功能。

3.3 控制思路的实施

天域新实化工在控制站设计时采用N+2或30%冗余原则，即设计方案在满足负荷所需的设备总数基础上额外增加2个冗余设备或增加30%冗余负荷。在满足生产操作的同时，充分考虑设备备用、负荷分担及区域巡查等多个生产策略，使改进后的公用生产系统控制网络更加完善。为了便于操作，将各单元操作组态分为如下4部分。

(1)溴化锂单元。包括氯碱数据总貌、氯碱循环水、片碱循环水、空压制氮、溴化锂流程、溴化锂数据总貌。

(2)能源管理单元。包括数据总貌-水操作分组、数据总貌-温度与压力操作分组、一次水分组1-2-3、蒸汽分组、PVC循环水数据总貌、纯水、冷冻与空压数据总貌、-35 ℃冷冻水系统、5 ℃制冷系统等。

(3)软水单元。包括5 ℃制冷系统分组、-35 ℃冷冻水系统、PVC循环水流程分组、PVC循环水数据总貌、纯水数据总貌。

(4)空压冷冻单元。包括空压制氮分组、联锁报警分组、片碱循环水分组、氯碱循环水分组、纯水数据分组、冷冻数据分组、5 ℃制冷系统分组。

为了监控方便，上述操作分组分别在调度中心设置有报警及现场监控。

3.4 控制分组举例

以能源管理单元操作分组为例，因PVC公用生产系统各分厂、车间、工段数据采集点分散且距离很远，数据采集及传输较困难。为了实现以类别、地点、分区为单位的现场数据的实时采集计量，对重要的设施与数据采用单点测量模式，对部分二级重点数据则采用次要监控的方法，共汇总了近90个天然气、水、蒸汽、电等测量点。

4 结语

PVC公用生产系统控制网络结构复杂，SUPCON WebField提供的控制网络简单、经济,设计及操作简便，且组态结构清晰，实施非常方便。此套系统投用以来，控制稳定、操作便捷，能够对现场异常情况进行提前预警，使生产控制稳定可靠，对生产效率的提高起到了很大的作用。

[参考文献]

[1] 林子昕，银奇英，郑雪松.基于可靠性分析的公用工程操作优化[J].化工进展,2013(3):770-771.