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Pakscan IIE双线控制系统在顺丁橡胶装置中的应用

http://www.any17.com 2006-08-30 15:05:03.0

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1、前言

　　为了提高石化产品的深加工和新产品开发的能力，增加企业的经济效益，大庆石化分公司对年产30万吨乙烯装置进行年产48万吨的二期改扩建。作为二期改扩建工程顶目之一，年产5万吨顺丁橡胶装置已于1997年11月建成，现已生产出合格产品.在该装置中，二位式开关阀在调节阀中占有很大的比例。我厂选用了英国ROTORK控制有限公司生产的电动执行器，配套引进其pakscan IIE双线控制系统进行装置的局部控制。

2、Pakscan IIE双线控制系统简介

　　该系统是一个以电动阀门执行器为主的智能化控制系统.系统中有3个要素：现场单元、双线回路和主工作站。
　　在一个双线控制系统中，在长达20km距离内主工作站可控制240台现场设备，采集现场执行器的重要数字和模拟数　据，扫描周期为1.89秒.结点间无距离限制，无需中继器。
　　Pakscan现炀单元是一块在双线系统中用于通讯的袖珍卡件。作为选件，被安装在ROTORK执行器之中，与执行器的基本控制电路配合使用。每个现场单元在双线回路中都有其唯一的地址，只对发自主工作站的正确命令作出响应。
　　ROTORK还有与pakscan现场单元类似的，与Pakscan协议兼容的数据收集和控制发送单元。可将其他厂家的变送器、电磁阀、泵和搅拌器等现场设备集中到Pakscan双线控制系统中。
　　双线回路与执行器的联接非常简单.电缆是一条容易安装的全屏蔽双绞线，在所有应用中具有易安装、易维护、低成本和高效率的优点。
　　双线电缆顺序地与每一执行器接入或接出，它们起源于并返回至主工作站，形成一双线回路.因为每台现场设备都是双向连接的，于是就构成了一个冗余的通讯线路。
　　作为双线控制系统的核心，Pakscan IIE主工作站具有模块化结构，是由一块计算机卡、一块电流回路接口卡、一块电源卡和一块带有LCD屏幕及16键键盘面板等组合起来的架装组件。
　　固化于主工作站中的Pakscan软件包提供了一套先进的、标准化的预先工程化的控制系统。使用主工作站的显示器和键盘能对Pakscan IIE双线控制系统进行通讯、控制等方面的组态。在需要直接操作控制的场合，可在主工作站上控制现场设备的“开”、“关”等。
　　主工作站具有一个RS232C和一个RS485通讯接口，支持同DCS、PC机等主机进行MODBUS数据通讯。主工作站生成一个包括所有阀位信息的数据库，主机通过MODBUS协议可得到该数据库中的数据，并通过数据库对现场设备进行控制。
　　作为双线控制系统的基本现场设备，ROTORK执行器家族中有IQ、A、AQ和Q等系列产品，都是模块化结构设计的智能型执行器，集联锁电磁阀、阀位行程开关、模拟阀位变送器等于一身。
　　为完成不同的工作需要，只需在执行器中更换不同功能的现场单元模件。有Pakscan现炀单元、Folomatic（阀位比例控制）单元、数据记录器单元和电流扭距变送器单元等。

3、Pakscan HE双线控制系统的工作原理

　　主工作站和现场控制单元（FCU）是通过一条双线电流回路进行通讯的。在工作中，主工作站持续地，检查电缆回路的完整性。当回路中某一个现场单元停电或发生故障，不影响线路的畅通。
　　双线控制系统正常工作情况见图1。

　　在正常工作时，主工作站在扫描周期内按地址检测现场单元。始终保持和双线回路A口最近的现场单元进行通讯及交换数据，然后与临近的下一个现场单元进行通讯，依次与回路中的全部现场单元通讯后，再开始下一个扫描周期。
假如发生电缆断路、短路或接地等故障时，故障点两边的现场单元本身可形成返回通路。
　　回路断路故障操作见图2。

　　主工作站先从A口到达与其相连的第一个现场单元并指示去掉其自己的回路。用这样的方法，电流回路可以不断地延伸，直到发现故障点。然后从B口在另一个方向去掉现场单元的回路，直到故障位置。主工作站找到故障位置后，指令其相连的前后两个现场单元确定回路，来维持整个系统的正常工作。

4、应用

　　在橡胶装置中共有68台ROTORK电动执行器进入Pakscan IIE双线控制系统，我们充分开发该系统的先进功能，特别是阀位调节功能，在DCS的干预下完成一般性的两位式开关控制、精密批量控制和联锁性的液位控制。
　　顺丁橡胶装置的主要生产过程是用Honeywell TPS DCS系统进行控制，为了便于工艺人员的操作，以及实现全装置优化控制，我们将双线控制系统与DCS进行通讯，现场执行器的工作指令由DCS发出。事实上，IIE主工作站只起到了一个具有数据处理能力的接口作用。两系统接口见图3。

　　主工作站与TPS DCS系统通过HPM中串行接口卡（SI）的RS485接口进行MODBUS通讯。DCS利用数组点从主工作站的MODBUS数据库采集阀位等数据；或向该数据库中写数据，控制现场执行器的开关。两系统接口后，现场的ROTORK执行器成为DCS的执行器，DCS通过它们可完成许多复杂的控制功能。这为全装置的优化控制及全厂的数据共享创造了条件。

5、应用效果

　　在顺丁橡胶装置中采用ROTORK Pakscan IIE双线控制系统有许多优点。

　　（1）简化工程设计。
　　（2）与执行器直接由DCS控制相比，减少了工程投资，节省了阀位指示设备、联锁电磁阀、DCS的I/O卡件和控制电缆等辅助材料的费用。
　　（3）由于通讯线路的冗余，提高了控制系统的工作可靠性。
　　（4）调试快捷、容易，维护量低等。
先进的Pakscan IIE双线控制系统在很大程度上替代了DCS的功能，其专业化控制功能对DCS算法库做了进一步扩充，两个系统的配合使用，不仅实现了优势互补，而且提高了生产控制效率。

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