I/ASeries系统在空分装置中的应用

伊颖 吴振卫

【摘要】近年来，煤化工项目持续升温，作为煤化生产中不可缺少的一个单元，空分装置被大量建成投用。空分装置即对空气进行分离的装置。现阶段，空分

装置普遍采用低温深冷的方法进行生产，产出的、气氮气氧、液氧、液氮和液氩均是化工生产不可或缺的重要原料和产品。本文主要简单介绍了空分工段采用的DCS系统的特点及其软硬件在装置中的配置和应用。

【关键词】DCS 空分控制系统;系统配置;控制功能

1.I/ASeries 系统概述

1.1 I/ASeries是开放式的DCS系统

所谓开放，是指任何两个遵守模型和有关协议标准的计算机系统均能实现网络互联，其技术规格是公之于众并可以免费得到的。

为了达到开放系统的目的，I/ASeries在硬件、软件和通訊网络的设计均全面采用国际公认标准。

（1）在软件上采用与标准的UNIX系统完全兼容的VENIX和SOLARIS操作系统。（2）I/ASeries的应用软件与硬件彼此独立。不会因为硬件的更新而造成软件无法使用。（3）与UNIX兼容的由第三方开发的软件，可以不作修改或稍作修改便可应用于I/ASeries 中。（4）采用C和FORTRAN等高级编程语言，以便于软件资源的共享。

1.2 I/ASeries智能自动化的特点

（1）硬件，I/ASeries四代兼容，从CISC到RISC，从Intel 到MICRO SPARC，实现了长寿命的设计思想。（2）软件，与UNIX系统V兼容的实时多任务VENIX操作系统和SunSoft Solaris操作系统，软件独立于硬件。（3）通讯，建立于OSI模型上，符合IEEE标准，遵循MAP协议，这样可以与MAP兼容的非福克斯波罗产品纳入I/ASeries系统。

1.3 I/ASeries的网络结构

I/ASeries的通讯网络结构分为四个层次：宽带局域网（BROADBAND LAN）载波带局域网（CARRIERBAND LAN）节点总线（NODE BUS）现场总线（FIELD BUS）这些通讯标准都与MAP兼容。

2.空分装置流程简介

空分装置包括机组部分和精馏部分。机组部分指空分装置压缩空气的二大机组，即空压机、增压机。空压机、增压机两台压缩机分别安在汽轮机的两侧，通过联轴器和变速箱分别与汽轮机轴相连接，简称一拖二系统。空压机将从大气吸入的空气压缩后送往空分装置精馏部分。压机将来自纯化器的干燥空气，经一、二段加压后分两部分，一部分送往精馏部分的增压透平膨胀机;其余部分经三段继续加压后，送往精馏部分。压缩机正常运行由中央控制室控制。

精馏部分包括空气预冷单元、纯化单元、透平膨胀单元、主（高压）换热器部分、冷箱内精馏塔部分、氩精馏部分、产品贮槽部分等。环境空气经过滤器过滤，进入空压机压缩后进入空冷塔，与中部入塔的循环水和顶部入塔的冷却水逆流换热，空气被冷却。经除雾去沫后进入分子筛的纯化器除去空气中的水份、CO2、乙炔及其它碳氢化合物后分为两路，一路进入主换热器，进入下塔进行精馏;另一路一部分进入增压机，从增压机二段冷却器后抽出，进入增压透平膨胀机的增压端;另一部分从增压机末级引出，经冷却后进入高压换热器，节流降压后进入气液分离器，分离后的液空和空气分两路进入下塔参与精馏。

3.I/Aseries系列硬件在装置中的应用

空分装置的DCS系统采用的是SUN工作站，其硬件主要有控制器（CP 2对）、I/O卡件、工程师站1台、操作站4台、报警打印机1台、报表打印机1台、画面打印机1台、组态画面打印机1台。其中控制器与工程师站、操作站通过网关相连，操作站与打印机通过网关相连。

3.1 AP应用处理机

AP 应用处理机可以完成两个基本功能，其一是他们可以完成大量的计算和管理，其二是作为文件服务器站，他们处理来自文件服务器站本身或其它站的文件请求。

3.2 操作站处理机WP

操作站处理机和它所连接的外部设备一起，在用户和所有系统功能之间提供一个界面，即作为系统站和操作员之间的接口。它从处理站和其他系统站接受图形和文本信息并产生视频信号，在CRT上显示。

3.3 工程师站AW51

工程师站为独立安装，装有系统软件和应用软件以及实时数据库、历史数据库等管理软件。实现对空分系统控制组态、监控画面组态、历史及趋势数据的组态功能。按照应用操作站处理机 AW 进行配置，具有应用处理机 AP 及操作站处理机 WP 的功能，作为 AP 承担网络上的服务器功能，同时作为 WP 提供人机接口。

3.4 控制处理机CP

CP60在I/ASeries系统中可算作最重要的硬件，它是一个可选的容错站，和它相连的现场总线组件（FBM）一起，可按组态好的方案对过程进行控制。它可实现连续控制、梯形逻辑控制和顺序控制等功能。完成数据采集、检测、报警和传送信息的功能。

4.操作系统简介

空分装置采用的SUN工作站是SUN公司具有自主版权的UNIX操作系统。它是一种多用户，多任务的操作系统，它的安全性和可靠性均胜于一般的系统。在I/A的工程师环境下UNIX操作系统的进入和退出是需要输入命令的，UNIX常用的命令有ls、cd、mkdir dname、rmdir dname、format等。

5.系统组态

系统组态，即是指对DCS的软硬件构成进行配置，同样也是为系统设定各项参数的操作。其主要工作包括：各硬件在软件中的配置、组态画面的设计、人机界面的绘制、控制程序和方案的编写等。对空分装置工艺需求的测点清单，进行测点的统计和卡件的选型并合理分配后，通过系统组态，达到使硬件配置、信号采集的类型、控制的方案选用、运行中的数据和画面在软件中体现出来。

ICC组态器是I/ASeries 50系统提供的组态工具，首先要改变为工程师环境才有权限进入ICC组态器，可以选择CIO_Config，进入控制组态的compound总貌访问画面，对组合模块和模块进行编辑。针对每个测点的属性来填写模块的参数。

流程图组态是建立系统与操作员之间的接口画面，把用显示建立产生的静态显示转换成能反映过程情况的动态显示。以便让操作员简单直观的对生产过程进行控制。本系统的流程图组态工具是Display Build和FOXDRAW绘图工具。

6.总结

本文主要介绍了空分装置应用的I/A系统特点，以及该系统的软硬件特点在空分系统中的应用。空分在工艺流程中处于重要位置，它的稳定性严重影响着后续系统的生产，因此此工段对控制系统的稳定性要求较高，福克斯波罗公司的I/ASeries系统经过长时间运行观察故障率较低，符合系统的要求，然而随着装置生产运行及实践研究，我们将努力把控制系统整理优化的更加完善、优良、安全、节能。

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].清华大学出版社，2005.

[2]袁任光.集散型控制系统应用技术与实例[M].机械工业出版社，2005.

[3]李政.DCS 在空分设备中的应用[M].机电工程，2000，3.

作者简介：

伊颖（1987—），女，大学本科，毕业于沈阳化工大学，助理工程师，现供职于兖矿鲁南化工有限公司。

吴振卫（1970—），男，大学本科，毕业于山东理工大学，助理工程师，现供职于兖矿鲁南化工有限公司。