I/AseriesDCS系统在氧化铝生产中的应用

I/AseriesDCS系统在氧化铝生产中的应用

鲁振龙

鲁振龙（贵阳铝镁设计研究院，贵州贵阳550081）

摘要：本文主要介绍了Foxboro公司的I／Aseries集散系统卓越的硬件性能，以及I/Aseries的软件包所涵的自动化和有关智能信息管理的各种功能和分布式结构、标准化兼容的特点，以此来说明I/Aseries在氧化铝厂各生产工艺车间内(具体以蒸发工艺为例)的应用情况。

关键词：I/ASeries；DCS；智能信息管理：控制；开放性

概述

I/ASeriesDCS系统以其卓越的性能在各种工艺控制中得到广泛应用，尤其在氧化铝行业，据我所知，在很多氧化铝项目中大多采用了该套系统。由我院设计并总承包建设的广西华银氧化铝项目，年产氧化铝160万吨，有两条生产线。其氧化铝生产工艺主要采用拜耳法，生产过程自动化水平日益提高，降低测量仪表和控制系统的故障率对长期稳定运行至关重要。在整个生产过程中，原料磨、溶出、沉降、种分、蒸发、焙烧以及热电厂等几大工艺均采用了世界上先进的I/ASeriesDCS系统。目前，I/ASeriesDCS系统已成为成熟的开放型工业系统，这些系统在该厂氧化铝工艺生产中都运行良好。为了便于说明，以蒸发工艺流程为例进行介绍。

1DCS系统

I/ASeriesDCS系统，具有许多优良特点如系统软件、硬件和通讯系统都广泛采用了开放型标准设计，硬件品种少、可靠性高、组态灵活、节点独立运行，完成各自的控制功能。

在广西华银氧化铝厂，蒸发工段使用的I/ASeriesDCS控制系统，其整个系统及网络配置如图一所示。

说明：

AW51F——应用操作处理机。系统软件采用UNIX操作系统，硬件采用SUN64位工作站，具有应用处理机(AP)和操作处理机(WP)的双重功能。即可作为一个应用处理机承担网络上的服务功能，同时又可作为一个人机接口。

WP51F——操作站处理机。它和其相连的外设一起在用户和所有功能之问提供一个界面，即为系统站和操作员之间的接口，硬件配置与AW5lF相同，并可与之互为备用。

CP60FT——控制处理机。是一个可选的容错站，和与它相连的现场总线组件(FBM)一起可按组态好的控制方案对过程进行监控，它可实现连续控制、梯形逻辑控制和顺序控制，完成数据采集、检测、报警和传送信息的功能。

FBM——现场总线组件。即I/O卡，它是现场信号转换部件，可将现场信号转换成计算机信号。它又分为模拟信号和数字信号两种类型，可执行多种功能。

I_SWITCH——网络交换机。可使I/ASeries的控制处理机与应用操作处理机、操作站处理机、打印机等进行通讯。

FLAN——光纤局域网络接口处理机。对I/ASeriesDCS系统的控制处理机、应用操作处理机操作站处理机等进行光信号与电信号的处理。

图一

2主要控制系统

(1)蒸发器料位控制，如图二所示，采用了单回路控制系统方案。

六级自蒸发器料位控制是系统为了保持自蒸发器料位恒定，该控制系统实际上是一个单回路调节器，保证当料位产生扰动时，通过PID调节来控制自蒸发器过料泵(变频调速泵)的转速，最终消除偏差。

(2)母液浓度控制系统

拜尔法工艺中的母液浓度是蒸发生产过程的最终指标之一。它主要受主蒸汽流量和入口原液流量直接控制。于是，这就有两种选择：

如果选择主蒸汽流量作为被控量参数，其变化对母液浓度影响较小、滞后时间长，而且蒸汽流量不可能一直处于最大状态，影响整个流程的生产能力；

如果选择入口的原液流量作为被控量参数，其变化对母液浓度而言，具有滞后时间短、控制作用强，控制方案容易实现。如图3所示，当母液浓度产生扰动时，通过PID调节来控制进料的原液泵(变频调速泵)的转速，调节流量最终消除偏差。

3系统软件

(1)系统软件分类

I/ASeriesDCS的软件包括过程自动化和有关智能信息管理的各种功能，具有分布式结构和标准化兼容的特点。根据机组的需要，这套系统中主要包括下列软件：

SYSTEMMONITOR(系统监控软件)

DEVICEMONITOR(设备监控软件)

SYSTEMCONFIG(系统组态)

REPORTWRITER(报表书写)

CCOMPILER(C编译器)

HISTORIAN500(500点历史数据库)

DISPLAYMANAGER(显示管理软件)

CONTROLCONFIG(控制组态软件)

(2)有关软件的编制

I/AseriesDCS提供了功能强大的有关智能信息管理和过程自动化的软件和软件包，根据氧化铝工艺的实际情况，还有针对性的进行了以下软件的编制：

系统组态

综合控制组态

流程图绘制与组态

组显示组态报警显示和报警组态

历史子系统组态

过程报表编制与组态

4系统的在线实时功能及特性

4．1显示功能

采用两台工业专用LCD显示器对机组的主要参数、工艺流程画面、历史及实时趋势线等进行详细显示。

4．2控制功能

采用两台操作站对机组的主要参数进行集中监控，如对压力容器的液位、温度、压力、进料流量、固含密度等主要参数。以及对各种机电设备的工作电流、电压、功率、转速、开关状态、阀门位置等的调控。

4．3报警功能

采用声光报警对联锁和非联锁的主要参数进行越限报警。

4．4硬件的可维护性和开放性

所有的I/ASeriesDCS系列硬件均具有很强的抗干扰能力，并具有多层环境防护能力。所有的电子元器件都封装在组件中，无暴露的电子元件，支持在线插拔的功能，组件的工作温度可高达60℃。

4．5软件功能

I/ASeriesDCS系列采用与UNIX系统兼容的操作系统，因而软件就具有可靠性、安全性、可扩展性、适配性、多用户功能、图形用户界面、分布式处理和网络功能以及升级更容易的特点。在控制组态方面，FOXBOR0提供的标准型输入输出模块(如AIN、DIN、AOUT、DOUT)、PID模块、前馈模块、串级控制等，系统的软件和应用软件结构合理、功能完善，便于实行各种控制策略。

4．6打印功能

利用配备的打印机可定时、即时、随时打印出各槽罐、压力容器液位、主蒸汽压力、蒸汽流量及累计值、料浆流量及累计值以及为日常生产管理实行的各种班报、日报、月报表打印。

5结束语

氧化铝整套拜耳法工艺是一较为复杂的过程控制对象，它的控制参数较多，调节量之间互相影响严重，它的控制包括许多复杂的控制。I/AseriesDCS集散系统具备的卓越的性能，在各种工艺过程控制中得到广泛应用。广西华银铝厂所使用的I/AseriesDCS系统自投运以来，运行良好、可靠性及安全性高、组态灵活、节点独立运行，各软件包完成独立的控制功能；并随着业主的技改要求，该系统也可不断扩展升级。I/AseriesDCS系统达到了理想的设计要求。

参考文献

[1]王巍等.I/A系统与应用[J].中国有色金属.2007.3

[2]闫新珍等.I/A在氧化铝技改项目中的应用[J].中国有色金属，2008.4

[3]I/A系统及应用第四版.上海FOXBORO公司出版,2001