集成架构在聚丙烯酰胺合成的应用

集成架构在聚丙烯酰胺生产中的应用聚丙烯酰胺产品为阴离子型高分子量水溶性聚合物，具有较好的水溶性和较低的过滤因子，在油田生产中,能有效提高注入水的粘度、降低水相渗透率、减小油水粘度差异、改善流度比、扩大注入水的涉及体积，从而提高采收率。根据大庆油田近几年用该类聚合物驱油矿场实践证明,每注入1吨聚合物，可增产原油150吨，提高采油率10%以上,因而聚丙烯酰胺在油田生产中得到了极大的应用。大庆东昊投资有限公司1.3万吨/年聚丙烯酰胺工程中,采用美国罗克韦尔公司的集成架构，设备投入运后,运行极为稳定可靠,获得了用户的好评。控制系统主要包含ControlLogix系统监控部分。1ControlLogix控制系统系统介绍ControlLogix控制系统是罗克韦尔自动化产品中的一个系列，它将PLC与DCS的功能完美的结合在一起。提供顺序控制、过程控制、传动及运动控制的统一的控制平台，并结合高速、灵活的通讯和功能强大的输入输出。整个系统具有如下特点：开放性ControlNet最初由AB公司开发，现已将其完全公开，并由ControlNetInternational国际组织负责管理，目前已有上百家公司成为该组织的成员。ControlNet已成为工业自动化领域的标准网络。网络标准为IEC61158。这种标准化带来的好处就是使得用户可以选择不同的设备供应商来提供他们最好的设备，而这些设备可以通过标准化的网络联系在一起，协调有序地工作。随着芯片技术、网络技术和软件技术的发展，用户对自动化的要求越来越高，现代的自控系统已经不再是传统的单机应用，在一个现代化的自控系统中，已经不再可能完全由某一家公司提供全部的设备，即便某家公司有这个能力，他所提供的产品也未必都是最好最合适的，这就不可避免的要使用到不同厂家的产品，用户在设计之初，必须选择一个具有广泛支持的标准化网络，只有这样，所有的设备才能很好地集成为系统，而ControlNet是用户最好的选择。高效率下一世纪的网络模式控制网络要实现高速确定的传输要求。网络波特率已经不再是主要因素，网络模式成为决定网络效率的关键。ControlNet采用了全新的网络模式，即生产者/消费者(PRODUCER/CONSUMER)模式。传统的网络模式采用的是源/目的模式，每发送一个信息就需要一个确定的源/目的地址数据包，这种模式的最大弊病在于不确定性，同样的信息如果要传输到网络上多个节点，必须重复传输多次，这极大地浪费了网络带宽，降低了网络效率。而采用生产者/消费者模式，网络不需要单独的源/目的地址，代之以数据标识，因此不同的消费者（信息接收者）可以根据数据标识同时接收来自生产者（信息产生者）的信息，如果某些信息是它所不需要的，它可以忽略，而只处理那些它所需要的信息，这种全新的网络模式是对传统的网络模式的革命，它极大地提高了网络的效率。该模式同时也被DEVICENET和FOUNDATIONFIELDBUS所采用，代表了下一代网络的趋势。多功能由于ControlNet采用了全新的生产者/消费者(PRODUCER/CONSUMER)模式，使得它具有了传统网络所无法想象的高功能，具体说来，这包括：用同一个网络实现对实时性要求不同的信息的传递。传统上，在控制器之间所使用的网络不能用于扩展I/O机架或从站，反之亦然，但是ControlNet可以同时满足这两方面要求，因此在现场只需要构成一个完整的控制层网络，该功能同时也为在ControlNet上实现I/O的共享提供了可能。在ControlNet上，用户可以根据需要，构成主从、多主和对等通讯网络，甚至可以在同一个网络上混合构成主从、多主和对等通讯网络，这为网络的应用提供了极大的灵活性。ControlNet上的节点，可以根据每个节点的特性选择采用巡检、定时和逢变则报等多种工作方式，这极大地降低了网络上无用信息的传输，有效地利用了网络带宽，提高了网络效率。确定性和可重复性ControlNet区别于传统网络的一个显著特点就是其确定性，由于ControlNet采用了生产者/消费者的网络模式，使得其网络速度和效率不随网络上节点数目和网络距离而变化，并且用户可以预先组态网络上节点的信息传输时间(毫秒级)，使用者无需编写通讯程序便可确保全部信息在预先设定的时间间隔内得到传输。ControlNet采用的时间片技术从原理上杜绝了网络发生阻塞的可能。确定性和可重复性在现代控制系统中得到了越来越多的应用。灵活性ControlNet具有灵活的拓扑结构，它可以方便地构成星型、树型、总线型和环形的拓扑结构；距离可长达30公里。ControlNet可以采用多家厂商提供的通讯介质，包括适用于各种环境的同轴、光纤电缆。ControlNet是一个本质安全的网络，它可以应用于各种环境场合。强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性ControlNet具有极强的网络组态及诊断功能用户可以从网上任何一个节点的网络编程口进入网络，对网络进行编程和组态。网络组态软件为图形化WINNT软件，用户界面相当友好。一旦某一节点发生故障可及时发现。大大提高网络诊断功能。ControlNet具有可选的冗余配置，采用不同路径的冗余网络配置，ControlLogix同时侦听两条网络上的信息，而选择其中信息质量更好的网络信息，极大地提高了网络的可靠性。I/O共享传统的控制网络无法实现I/O共享，但在ControlNet上，每个控制器可以拥有它自己的I/O，也可以拥有共同的I/O，这也就是说，一个I/O机架可以同时属于多个控制器。扩展性能由于ControlNet是一个标准的完全开放的网络，故而具有良好的可扩展性，选择ControlNet为今后集中扩展系统的构成创立了良好的基础。2本系统配置:3系统功能:上位机部分：上位机的硬件部分由4台操作员站/工程师站、4台显示器和2台打印机组成，分别放置于中心控制室和罐区控制室的操作台内。操作站选用品牌工业控制机，CPU为32位，时钟频率为1.5GHZ、1.7GHZ，操作系统为NT4.0,操作站的实际处理负荷不超过满负荷的70％。操作员站/工程师站之间通过高速以太网通讯。存放历史数据的硬盘冗余配置。操作员工作站是控制层的操作监控系统，操作员可在正常或异常情况下对各装置进行控制。它通过显示器、键盘、打印机构成整个生产的人机界面，使操作者实时、在线的了解实际的生产状况，包括下一步操作的指导和帮助，以及历史事件的记录。通过这些信息操作者可随时进行控制，并根据过去发生事件的记录和检查来准备下一步的生产。本工程DCS共设２个控制室（中心控制室和罐区控制室）。中心控制室又分为工艺操作室和机柜室。在工艺操作室内设２台操作站（其中1台兼做工程师站）和1台打印机，共同使用1个桌面工操作台。机柜室内设2台DCS机柜和1台安全栅机柜，1台UPS以及配套蓄电池组。罐区控制室设1台操作站，1台打印机和1台UPS，共同使用1个桌面工操作台。工程师站用于维护及更改组态等，此工程师站与操作员站共用。每台操作站具有独立的CPU，在2台操作站之间采用1：1后备方式，在这种情况下，一台操作站或电源发生故障，系统可切换到后备的操作站。操作站具有以下功能：显示全部的过程变量及有关参数操作所有控制回路的参数，如改变设定值、工作方式、回路输出、调整PID参数等报警显示动态流程图显示趋势显示（实时的和历史的）报告和报表系统诊断报告在操作站CRT显示的各种画面的响应时间小于1秒，全部使用中文字符。操作站具有下列显示功能：总貌显示显示所有过程参数的状态、测量值、高低报警等，从各显示块可以调出其它画面。报警显示显示所有当前正在进行的过程参数报警和系统硬件故障报警，并按报警发生的时间顺序从最新发生的报警开始排序，报警优先级别和状态用不同的颜色来区别，未经确认的报警处于闪烁状态。报警内容包括报警发生时间、过程位号、过程变量说明、过程变量当前值、设定值、工程单位、报警优先级别等。组显示按实现设定的分组，以模拟表盘形式，同时显示几个回路的信息，包括过程参数、设定值、输出值及控制方式等。对模拟回路可以手动改变设定值、输出值、控制方式等；对离散量可以手动操作设备的启停，画面显示出指令状态和实际状态。点显示（调整画面）显示一个参数或一个控制回路的所有参数以及它们的实时趋势。从调整画面也可直接对模拟回路进行设定、调整操作。趋势显示包括实时趋势和历史趋势。以坐标的形式在一个坐标上至少显示8个参数，有几个时间间隔、颜色供用户自由选择。动态流程图显示在工艺流程图上动态地显示过程参数，并具有窗口显示功能。组态显示换页显示操作员指导信息显示打印机能自动、连续地打印小时、班、日报等报表、报警、系统维护记录和系统数据库管理等，也能按命令要求打印报表、屏幕画面和组态数据表等。打印能力为150个字符／秒和132个字符／行的宽度。打印机数量为2台（一个车间一台），打印机带有安装底座和打印纸存储设施并具有自测试功能。下位机部分：现场控制柜是由ControlLogix系统的电源、框架、处理器、通讯卡、各种I/O模块和端子组成，其功能是进行数据传送、处理和对现场设备的控制。过程控制站（ControlLogix5555）是完成过程控制和数据采集的基本装置。控制站具有前馈控制、反馈控制、顺序控制、逻辑运算和数学运算等功能。控制站具有非挥发性内存，CPU字长为32位，主频高于25MHZ。通讯设备、控制器、主机电源、通道电源、控制回路的I/O卡件均冗余。（1：1），主控制硬件出现故障，后备控制硬件自动提供不间断控制，最大切换时间〈70ms。控制站具有支持MODBUS等协议通讯接口，可直接连接PLC和其它智能仪表。控制站顺控组态采用结构化的SFC组态方式。可在线插板更换模件，而且更换后不需改变组态，不需再做下载工作，系统能自动识别，自动下载。控制器在实际操作时最大负荷不超过满负荷能力的50％。结束语集成架构使全厂实现全方位生产自动化,数据集中监控和管理信息化,全厂生产集中统一指挥,极大的提高了劳动生产率和生产效益,增强了企业的市场竞争能力。