SUPCON JX-300X DCS系统在一硝基甲苯生产中的应用

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关键词:摘要:本文介绍了如何使用SUPCON JX-300X DCS控制系统对一硝基甲苯生产装置进行优化控制,并对最终应用效果做出总结。(摘要)本文介绍了如何使用SUPCON JX-300X 控制系统对一硝基甲苯生产装置进行优化控制,并对最终应用效果做出总结。我公司一硝基甲苯装置年生产量为 6 万吨,现为亚洲规模最大,最球第二。今年扩建到年产10万规模,将成...
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  • 摘要:本文介绍了如何使用SUPCON JX-300X DCS控制系统对一硝基甲苯生产装置进行优化控制,并对最终应用效果做出总结 。

(摘要)本文介绍了如何使用SUPCON JX-300X 控制系统对一硝基甲苯生产装置进行优化控制 ,并对最终应用效果做出总结。
我公司一硝基甲苯装置年生产量为 6 万吨,现为亚洲规模最大,最球第二。今年扩建到年产10万规模,将成为世界第一 。本装置存在工艺路线较复杂 ,流程长 ,控制点多,易燃易爆等诸多特点,特别是大规模连续性生产 ,对人工操作提出了很高的要求,如果温度,流量 ,压力等控制不好,都会造成产品质量和收率的下降,甚至发生火灾爆炸事故 ,倘若出现操作失误,必然带来巨大的损失 。还有许多有毒有害原材料、中间品都会因控制不当或操作不妥而排放到污水中,这不仅造成了成本的浪费 ,而且也造成了环境的污染,致使企业生产质量不稳 、收率不高、污染比较严重、劳动强度大 、成本居高不下等等,这会严重制约公司的生存发展空间和削弱市场竞争的能力。
为了有效解决这些问题 ,公司引进了一套国内比较先进的计算机集散控制系统--SUPCON JX-300X
JX-300 X 系统简介:
JX-300 X 系统是浙大中控自动化公司设计的一代全数字化的集散控制系统 ,整体结构图如下,它主要有以下几个特点:
信号调节智能化:采用智能化信号调节技术,通过软件组态就能实现不同类型的信号调节,并且具有自诊断 、自检查、自修理功能 ,无须进行人工高校,使用方便,精度高 ,稳定性好。
系统规模大小相宜:可满足最多 128个控制回路,384 个模入点, 2024虚似开关量等 。
真正实现危险性分散:分散程度大,模拟量输入输出卡每卡 2-4 点 ,开关量每卡 7-8 点,系统危险性进一步分散。
冗余配置更为灵活:任何卡件均可选择冗余或不冗余。
卡件种类较少:常用 IO 卡件只有 5 种,备品备件数量大为减少 ,便于维护和修理 。
自治性、实时性强:所有卡件均为智能化设计,不仅有利于减轻主机负担,增加实时性,而且有利于提高系统各卡件的独立性和可靠性。
通信网络开放 ,速度高:各个操作站与管理网采用以太网相连 ,波特率为10Mbps, 100 百万位元/秒,1 Gbps 等。
实时多任务操作系统:所有软件基于 WindowsNT平台开发,操作方便 ,界面友好,画面美观 。
工艺情况简介
一硝基甲苯的生产方法为在硫酸存在条件下,甲苯与硝酸发生硝化反应生成酸性一硝基甲苯 ,然后经中和 、脱酚、水洗、干燥 、精馏、结晶分离等工序得到一硝基甲苯的三种异构体:邻、间 、对硝基甲苯。其中影响产品质量和得率的最重要工序是硝化工序,因此自动控制方案的重点是甲苯、硝酸、硫酸的投料比,本系统利用JX-300X提供的SCX语言来实现投料比的控制。
控制方案的实现:
main()
{
int hourtemp,mintemp,sectemp;
a=sfdiv(_TAG("FIC-702"),_TAG("FIC-701"));
_TAG("K1-1")=sfmul(a,0.57f);
b=sfdiv(_TAG("FIC-703"),_TAG("FIC-701"));
_TAG("K2-1")=sfmul(b,0.57f);
c=sfdiv(_TAG("FIC-1702"),_TAG("FIC-1701"));
_TAG("K11-1")=sfmul(c,0.50f);
d=sfdiv(_TAG("FIC-1703"),_TAG("FIC-1701"));
_TAG("K12-1")=sfmul(d,0.53f);
if(_TAG("SwAM")==ON)//比值开
{
temp=_TAG("FIC-701");
temp1=_TAG("K1")*temp;
temp2=_TAG("K2")*temp;
g_bsc[1].SwSV=ON;
g_bsc[1].ESV=sfmul(temp1,1.75f);
g_bsc[2].SwSV=ON;
g_bsc[2].ESV=sfmul(temp2,1.75f);
}
else
{
g_bsc[1].SwSV=OFF;
g_bsc[2].SwSV=OFF;
}

if(_TAG("STOP")==ON)//紧急停车
{
g_bsc[0].SwAM=OFF;
g_bsc[0].MV=0.0f;
g_bsc[1].SwAM=OFF;
g_bsc[1].MV=0.0f;
g_bsc[2].SwAM=OFF;
g_bsc[2].MV=0.0f;
_TAG("SwAM")=OFF;
} if(_TAG("SwAM1")==ON)//比值开
{
temp3=_TAG("FIC-1701");
temp4=_TAG("K11")*temp3;
temp5=_TAG("K12")*temp3;
g_bsc[4].SwSV=ON;
g_bsc[4].ESV=sfmul(temp4,2.0f);
g_bsc[5].SwSV=ON;
g_bsc[5].ESV=sfmul(temp5,1.88f);
}
else
{
g_bsc[4].SwSV=OFF;
g_bsc[5].SwSV=OFF;
} if(_TAG("STOP1")==ON)//紧急停车
{
g_bsc[3].SwAM=OFF;
g_bsc[3].MV=0.0f;
g_bsc[4].SwAM=OFF;
g_bsc[4].MV=0.0f;
g_bsc[5].SwAM=OFF;
g_bsc[5].MV=0.0f;
_TAG("SwAM1")=OFF;
}
if(_TAG("FIC-1701")<=0.05f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1701")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1701")=_TAG("FIC-1701");
}
if(_TAG("FIC-1702")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1702")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1702")=_TAG("FIC-1702");
}
if(_TAG("FIC-1703")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1703")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1703")=_TAG("FIC-1703");
}
if(_TAG("FIC-1704")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_1704")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_1704")=_TAG("FIC-1704");
}
_TAG("FQ1701")=TotalAccum(_TAG("FQ1701"),_TAG("FIC_1701"));//一套流量累计程序
_TAG("FQ1702")=TotalAccum(_TAG("FQ1702"),_TAG("FIC_1702"));
_TAG("FQ1703")=TotalAccum(_TAG("FQ1703"),_TAG("FIC_1703"));
_TAG("FQ1704")=TotalAccum(_TAG("FQ1704"),_TAG("FIC_1704"));if(_TAG("FIC-701")<=0.05f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_701")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_701")=_TAG("FIC-701");
}
if(_TAG("FIC-702")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_702")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_702")=_TAG("FIC-702");
}
if(_TAG("FIC-703")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FIC_703")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FIC_703")=_TAG("FIC-703");
}
if(_TAG("FI-704")<=0.03f)//小信号切除
{
_TAG("FI_704")=0.0f;
}
else
{
_TAG("FI_704")=_TAG("FI-704");
}_TAG("FQ701")=TotalAccum(_TAG("FQ701"),_TAG("FIC_701"));//流量累计程序
_TAG("FQ702")=TotalAccum(_TAG("FQ702"),_TAG("FIC_702"));
_TAG("FQ703")=TotalAccum(_TAG("FQ703"),_TAG("FIC_703"));
_TAG("FQ704")=TotalAccum(_TAG("FQ704"),_TAG("FI_704"));
主要仪表控制回路实现:
根据工艺流程 , IO 点数和现场要求,系统共有32个常规控制回路,5 个自定义回路 ,10幅流程图,下面以精馏流程图为例举例说明回路控制的实现,常规控制回路如下图:



控制系统的实现
 系统共配备了 1 个控制站 ,1 个工程师站 ,5 个操作站 。控制站负责数据的采集和处理,并进行控制算法的运算输出,操作站负责提供人机操作界面 ,工程师站通过授权进行组态,同时也作为操作站进行操作。
系统输入输出点数如下:
1 、模拟量输入:温度 99 点
   标准信号 4-20mA 106点
2、模拟量输出:标准信号 4-20 mA 40 点
3、开关量输入:14点
4 、开关量输出:4点
5 、软件开发: 利用 JX-300 X 提供的资料,开发了友好 ,易用的全汉字界面,包括工艺流程图,控制分组图 ,趋势曲线图,参数修改图等页面,容易掌握和操作。利用系统提供的自定义语言程序来实现某些复杂的控制方案 。
应用中的一些问题解决办法
1、操作优化问题:
提高精度及稳定性:对某些流量 (如原料进料、回流 、蒸汽等) 、液位、压力等进行温度 、压力、密度、组分补偿,提高了测量信号的灵敏度 。同时采用限制变化率的滤波方法 ,消除测量信号中的幅度大,频率高的噪声,例如对塔内负压等作滤波处理后 ,测量信号的平稳性得到极大的改善。
2 、提高的非线性:
  有一部分具有非线性工作特性的调节阀 ,有时会成为控制系统不稳定的因素之一,而使用系统的处理,可对其进行有效的补偿。另外 ,也通过找出阀门开度与阀门增益之间的关系,再依据此关系自动可改变比例带,使控制回路总增益保持一定 ,从而提高系统的稳定性 。
应用效果
从 SUPCON JX-300 一硝基甲苯装置生产过程集散控制系统应用以来,取得了比较好的应用效果。
1、控制效果好,完全适应和满足生产工艺的要求。
2、整个生产过程的自动化控制率达 99% 以上 ,大大降低了操作工的劳动强度,改善了工作环境 。
3 、系统可靠性较高,降低了仪表维护强度 ,而且由于系统卡件的通用性,降低了备品备件的库存量和资金占用,降低了生产成本。
4、系统提供了通讯接口 ,通过调制器与远程网关计算机连接 ,可并入全厂管理网,为日后实现全厂安全生产过程监控网提供了条件。
5、通过对投料比的控制,减少了副反应的产生 ,降低了原料的消耗,仅甲苯一项消耗下降1kg/吨 ,按60000吨/年计算即可节约50万元 。
6 、人力资源方面:实现了过程控制的自动化 ,使原来多人操作常规仪表变为少数几个人的完全控制,工艺与仪表维护人员所需人数约减少了 5 人,按每人收入 2 万元计算,每年可节省人工成本 10 万元。
参考文献:
1 、SUPCON JX-300X 系统使用手册

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