DCS控制系統(tǒng)即分散控制系統(tǒng)

　　集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ),，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的新一代儀表控制系統(tǒng),。集散控制系統(tǒng)簡稱DCS,，也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或“分布式計算機控制系統(tǒng)”,。

　　它采用控制分散,、操作和管理集中的基本設(shè)計思想，采用多層分級,、合作自治的結(jié)構(gòu)形式,。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金,、石化等各行各業(yè)都獲得了極其廣泛的應(yīng)用,。

　　酒精生產(chǎn)線DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　蒸餾工段，無疑是酒精生產(chǎn)中最重要的一個環(huán)節(jié),。生產(chǎn)酒精的質(zhì)量,、出酒率、能耗等多項指標,，都與之有極大的關(guān)系,。在我國眾多的酒精生產(chǎn)企業(yè)中，蒸餾工藝還是以兩塔生產(chǎn)為主,。在儀表方面,，大部分企業(yè)都是采用數(shù)顯表顯示參數(shù)，工人根據(jù)參數(shù)變化,，手工來調(diào)整閥門,。雖然也能達到控制要求，但是,，工人的勞動強度高,，在精力不集中時，容易出現(xiàn)控制滯后現(xiàn)象,，造成參數(shù)波動較大，影響酒精的質(zhì)量或造成上,、下跑酒,。為改進這一狀況，穩(wěn)定酒精生產(chǎn)條件,，濟南中潤自動化控制有限公司和肥城金塔機械有限公司聯(lián)合,，推出了酒精蒸餾DCS控制系統(tǒng)。

　　近幾年,，受市場形勢的刺激,，國內(nèi)新上酒精企業(yè)激增，老企業(yè)也紛紛擴產(chǎn),。為應(yīng)對更為激烈的市場競爭,，不少企業(yè)在蒸餾工藝上，選擇了三塔,、五塔等多塔蒸餾工藝,。蒸餾檢測點和控制點的增多，對蒸餾控制系統(tǒng)提出了更高的要求,。針對不同的工藝設(shè)備,，我們?yōu)椴煌挠脩袅可碛喿髁硕篋CS控制系統(tǒng)、三塔常壓DCS控制系統(tǒng),、三塔差壓DCS控制系統(tǒng),、五塔差壓DCS控制系統(tǒng),。

　　一、蒸餾工藝的選擇

　　在蒸餾工藝的選擇上,，根據(jù)用戶原料,、酒精銷售對象、產(chǎn)量規(guī)模的不同,，可分為二塔蒸餾,、三塔蒸餾、多塔蒸餾,。生產(chǎn)普級酒精,，一般可選用二塔常壓蒸餾；在酒精質(zhì)量要求較高時,，一般選擇多塔蒸餾,。

　　根據(jù)常壓蒸餾與差壓蒸餾在蒸汽消耗、電耗方面的對比,，多塔蒸餾最好選用差壓蒸餾,。

　　二、工藝檢測點與工藝控制點的選擇

　　下面,，以五塔差壓蒸餾DCS控制系統(tǒng)為例,，簡要介紹一下工藝檢測點和工藝控制點的選擇。

　　DCS控制系統(tǒng)突破了儀表盤儀表數(shù)目上的限制,，在工藝檢測點和工藝控制點的選擇上,，可以更加靈活、方便,，控制形式也更加多樣,。

　　1、公共部分

　　1.1 蒸汽的控制：在傳統(tǒng)的蒸餾操作中,，講究“一勻四穩(wěn)”,。蒸汽壓力穩(wěn)，是保證酒精質(zhì)量穩(wěn)定的前提,。在五塔差壓蒸餾DCS控制系統(tǒng)中,，對蒸汽的壓力、溫度,、流量進行測量,，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)測量值的變化作出計算，對蒸汽調(diào)節(jié)閥進行調(diào)控,，達到穩(wěn)定蒸汽壓力的目的,。

　　1.2循環(huán)水壓力的控制：在酒精生產(chǎn)中，蒸餾冷凝器都是用循環(huán)水進行冷卻。在五塔差壓蒸餾中,，用水設(shè)備較多,，為了穩(wěn)定酒精質(zhì)量、冷凝器不跑酒,，在循環(huán)水的供應(yīng)上,，我們采取變頻恒壓供水工藝。同時,，在DCS控制系統(tǒng)上,，我們設(shè)置了循環(huán)水溫度和壓力檢測，并設(shè)置了上,、下限報警,。

　　1.3真空度的控制：五塔差壓蒸餾中，粗塔,、甲醇塔是在負壓狀態(tài)下工作的,。系統(tǒng)的負壓狀態(tài)，是由真空泵造成的,，真空泵不斷地抽走不凝氣體,，以維持系統(tǒng)的負壓狀態(tài)。為了穩(wěn)定系統(tǒng)的真空度,，保證各塔獨立的負壓狀態(tài),，穩(wěn)定操作環(huán)境，在真空泵進氣口設(shè)置了進空氣

　　調(diào)節(jié)閥,。DCS控制系統(tǒng)根據(jù)真空度測量值的變化作出計算,，對進空氣調(diào)節(jié)閥的開度進行調(diào)控，以保證真空度穩(wěn)定,。

　　2、粗餾塔系統(tǒng)

　　2.1粗餾塔進醪量控制：在五塔差壓蒸餾系統(tǒng)中,，維持粗餾塔進醪量的穩(wěn)定,，是保持五塔系統(tǒng)物料平衡的先決條件。粗塔進醪量的控制方案,，我們選擇了進醪泵的變頻控制方案,。在粗塔進醪管道上，安裝有電磁流量計,，可以檢測出進醪流量的變化值,。DCS控制系統(tǒng)根據(jù)流量變化結(jié)果作出計算，對變頻器進行控制,，調(diào)整變頻器的輸出頻率,，改變進醪泵電機的轉(zhuǎn)變，從而改變粗塔進醪泵的輸出醪量，保持粗塔進醪量的穩(wěn)定,。

　　2.2粗塔液位控制：粗餾塔是處于負壓狀態(tài)下工作,，需要用酒糟泵將粗塔內(nèi)的酒糟排出粗塔。粗塔液位控制方案,，采取了酒糟泵的變頻控制方案,。DCS控制系統(tǒng)，對粗塔塔釜液位進行測量,，并根據(jù)測量值作出計算,，對酒糟泵變頻器進行控制。

　　2.3粗酒罐液位控制：粗塔粗酒罐里的淡酒精,，經(jīng)過淡酒泵打入稀釋塔,。在控制方案上，我們選擇了淡酒泵變頻控制方案,。粗酒罐差壓變送器檢測出液位變化值,，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果，調(diào)整淡酒泵變頻的輸出頻率,，從而調(diào)整粗酒罐的液位,。

　　3、稀釋塔系統(tǒng)

　　3.1稀釋塔進水控制：稀釋塔的稀釋熱水是來自精塔塔釜的廢水,，是用精塔廢水泵輸送至塔頂,。稀釋用水必須保證流量穩(wěn)定、可調(diào),。在控制方案上,，我們選擇了精塔廢水泵的變頻控制。在生產(chǎn)過程中,，我們根據(jù)生產(chǎn)情況設(shè)定稀釋塔熱水流量的設(shè)定值,，電磁流量計檢測出熱水流量的變化值，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)流量變化值來調(diào)整變頻器的輸出頻率,，從而使熱水流量穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi),。

　　3.2稀釋塔塔釜液位控制：稀釋塔淡酒經(jīng)精塔進料泵輸送入精塔中下部，精塔進料泵采用變頻控制方案,。稀釋塔塔釜差壓變送器將稀釋塔液位變化值送入DCS系統(tǒng),，DCS系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整精塔進料泵變頻器的輸出頻率，調(diào)整精塔進料泵的流量,，從而使稀釋塔塔釜液位控制在設(shè)定的范圍內(nèi),。

　　4、精餾塔系統(tǒng)

　　4.1精餾塔進蒸汽控制：精塔進汽是整個五塔系統(tǒng)的主要熱源,，精塔進汽的穩(wěn)定對粗塔,、稀釋塔,、甲醇塔的平衡運行有很大的影響。為使精塔進汽能適應(yīng)各種各種參數(shù)變化,，我們利用了DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)點,，用精塔底溫、底壓,、蒸汽溫度等參數(shù)組成復(fù)雜控制系統(tǒng),，來共同控制精塔進汽。生產(chǎn)實踐證明,，用精塔底溫,、底壓、蒸汽溫度來共同控制精塔進汽的方案,，可達到非常理想的效果,。

　　4.2精塔塔釜液位控制：精塔是處在正壓環(huán)境下工作，塔釜液體可利用精塔內(nèi)壓排出塔外,。我們在排廢水管道上安裝有調(diào)節(jié)閥,。塔釜差壓變送器將精塔塔釜液位變化值送入DCS控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果來調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度,，達到控制精塔塔釜液位的目的,。

　　4.3精塔蒸汽冷凝水罐的液位控制：精塔是用再沸器間接加熱的，在加熱時會產(chǎn)生大量的蒸汽冷凝水,。蒸汽冷凝水進入蒸汽冷凝水罐,，再用冷凝水泵輸送到鍋爐。冷凝水泵采用變頻控制,，冷凝水罐差壓變送器測量出冷凝水罐液位變化值,，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整冷凝水泵變頻器的輸出頻率，從而使冷凝水罐的液位保持在設(shè)定范圍內(nèi),。

　　4.4精餾塔取酒控制：我們根據(jù)多年酒精生產(chǎn)自控的經(jīng)驗,，選擇了精塔中溫、中上溫,、中下溫,、頂溫中溫的溫差、取酒流量多個變量組成復(fù)雜控制系統(tǒng),，來控制精塔取酒。精塔中溫,、中上溫,、中下溫、頂溫,、取酒流量等參數(shù)送入DCS控制系統(tǒng),，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)存的數(shù)學模型作出計算,、比較、判斷,，計算出調(diào)節(jié)閥的開度,，從而使精塔取酒可應(yīng)對各種參數(shù)的變化，達到取酒的無人操作,。

　　5,、回收塔系統(tǒng)

　　5.1回收塔進料罐液位控制：對于回收塔進料罐液位的控制，我們采取了液位和流量的串級調(diào)節(jié),?？刂茣r，以回收塔進料流量為主變量,，以回收塔進料罐液位為副變量,，回收塔進料泵采用變頻控制。

　　5.2回收塔塔釜液位控制：在回收塔排廢水管道上安裝有調(diào)節(jié)閥,。塔釜差壓變送器將塔釜液位變化值送入DCS控制系統(tǒng),，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果來調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度，達到控制塔釜液位的目的,。

　　5.3回收塔取酒：回收塔取酒是以回收塔中溫為變量的PID控制調(diào)節(jié),。

　　三、DCS系統(tǒng)組成及畫面

　　1,、DCS系統(tǒng)硬件組成：本DCS系統(tǒng)硬件由控制系統(tǒng)和監(jiān)控部分組成,。控制系統(tǒng)選用了S7-400的CPU系列,，監(jiān)控站由三臺上位機組成,。三臺上位機選用DELL計算機，配三臺20″液晶顯示器組成監(jiān)控系統(tǒng),。三臺上位機為一臺工程師站,，二臺操作員站，工程師站又可兼作操作員站,，這樣,，我們在控制室的顯示器上，可以同時監(jiān)控三個不同的畫面,。

　　2,、組態(tài)軟件：在組態(tài)軟件的選擇上，根據(jù)用戶技術(shù)力量和使用習慣,，可選擇組態(tài)王或WinCC組態(tài)軟件,。

　　3、控制畫面介紹：

　　3.1工藝流程圖畫面：五塔差壓系統(tǒng)設(shè)備較多,，檢測控制點也很多,，不可能將所有設(shè)備及參數(shù)在一個畫面上顯示,。我們將五塔差壓系統(tǒng)分為三個顯示畫面，分別是：粗塔及真空控制系統(tǒng),、稀釋塔及精塔系統(tǒng),、甲醇塔及回收塔系統(tǒng)。這三個工藝流程畫面,，可以同時在三個顯示器上顯示,。工藝流程畫面，是我們在生產(chǎn)過程中監(jiān)控的主要畫面,。在工藝流程畫面上,，工藝設(shè)備及管線按相對位置，構(gòu)成了工藝流程,，各設(shè)備及管道的檢測控制點也按相對位置,，布置在工藝流程畫面上。各個工藝檢測點以數(shù)字量的形式,，顯現(xiàn)在監(jiān)控畫面上,，各個控制參數(shù)，均設(shè)置了開窗菜單功能,，可以利用鼠標方便地打開,、關(guān)閉窗口?？梢岳檬髽朔奖愕卣{(diào)整各個控制參數(shù),，調(diào)整變頻器或調(diào)節(jié)閥的開度。

　　3.2參數(shù)列表畫面：在五塔系統(tǒng)中,，參數(shù)眾多,，不可能在一個顯示屏幕上顯示。為此,，我們設(shè)置了參數(shù)列表畫面,。在列表畫面上，所有參數(shù)均以數(shù)字量的形式顯示出來,，整個畫面布置,，有些類似于傳統(tǒng)的儀表盤。對于需要控制的參數(shù),，均設(shè)置了點擊開窗功能,，用鼠標打開窗口，可進行控制參數(shù)的調(diào)整,。