DCS在甘蔗压榨工艺上的应用--控制网



DCS在甘蔗压榨工艺上的应用
企业:北京和利时系统工程有限公司 日期:2004-07-09
领域:电源 点击数:2185

 

 

 

1  项目背景

 

    目前,中国制糖企业的自动化水平相当低,生产过程的机械和设备基本是靠人工操作或监控,带来了生产效率低下、设备故障率高和劳动生产率低等诸多问题。为了改变广西糖厂成本高,质量低,污染环境,自动化程度低等诸多问题,经过调查研究,2002年“广西糖业共性关键技术开发”项目正式被批准为国家技术创新项目,并正式执行。2003年在国家经贸委的领导下,北京和利时系统工程股份有限公司(以下简称和利时公司)承担了这一项目中三个子项之一--广西贵糖(集团)股份有限公司甘蔗压榨过程自动化控制系统的研究开发及工程实施工作。

 

2  改造目标

 

    利用计算机、自动控制、网络通讯、多媒体、高位槽检测、扭矩控制等技术,通过创新开发和系统整合,实现甘蔗压榨过程的全自动化控制、过程控制数据的信息共享,全面优化制糖压榨过程的生产和监控,从而达到压榨过程的均衡、安全、稳定、高抽出、低消耗的目的,要求技术上达到世界先进水平,设备尽量国产化。具体指标为:生产安全率达到99%以上;压榨抽出率提高到96%以上;日榨量比改造前三年的平均日榨量提高600/日以上。

 

3  压榨工艺中的控制要点

 

    在传统的压榨生产中,下蔗量是靠有经验的操作人员现场控制,无法达到稳定的控制压榨生产过程均衡性。为保证蔗料畅通,榨机都是超速运行,导致甘蔗的压榨抽出率偏低;渗透水泵没有调速,全速运行,渗透水的加入量和水温无法控制;各个设备之间没有任何联锁保护和相关调节;生产实时数据不能及时获得,形成一个个信息孤岛。

 

    为解决这些问题,本项目使用和利时公司的SmartPro DCS控制系统,澳大利亚SRI制糖研究所的高位槽设计和相关检测元件和ABB公司的直流传动装置,主要实现了甘蔗压榨工艺过程中如下控制要求:

      6台压榨机的榨机转速自动调节,实现均衡压榨、提高压榨抽出率;

      使用高位槽及检测技术,实现料位自动控制;

      使用榨机扭矩检测技术,保证榨机和减速箱安全操作;

      甘蔗进料量与渗透水的加入量比例控制和水温控制,实现高效渗透;

    输蔗带速度自动控制,实现均衡输蔗,稳定进遮量;

      润滑油系统的全自动控制、联锁保护;

      压榨机、耙齿机、输渣带、输蔗带的联锁控制与联锁保护;

      渗透水系统的联锁保护;

      供电系统的数据监测。

 

4   DCS控制系统的组成

 

    本控制系统由以下三部分组成:压榨过程DCS控制系统;工业电视监视系统;Realmis管理监视系统。

 

    ⑴  压榨过程DCS控制系统

    压榨过程DCS控制系统主要负责完成对甘蔗压榨生产过程的自动控制和监视。本工程的控制范围为贵糖压榨车间内的各项设备,按工艺过程,分为下列四个系统:

    ?  输蔗系统:各输蔗带、蔗刀机及均蔗机、理平机;

    ? 压榨系统:压榨机、耙齿机、输渣机;

    ? 渗透水及蔗汁系统:清水泵、渗透水泵、混汁泵、送汁泵及螺旋槽;

    ? 压榨机的润滑、冷却系统。

 

    其自动控制系统,主要包括上列各设备的集中监视系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、程序控制与连锁保护系统(SCS)。DCS系统硬件包括:一台I/O控制柜、一台I/O扩展控制柜、一台继电器及配电柜、三台操作员站(其中一台兼任工程师站、打印站、服务器站及通讯站)。其体系结构如图1所示。

 

1      DCS系统组成

 

        I/O控制站完成现场信号采集、模拟和联锁方案运算、控制输出、数据上传等功能。

 

        操作员站进行生产现场的监视和管理,包括:工艺流程图显示及操作,报表打印,历史趋势显示,报警管理等。工程师站完成数据库、方案算法、图形、参数设置的组态修改及下装。服务站负责对系统数据集中管理和监视。

 

        通讯控制站负责与其他设备(包括30台电工多功能显示仪、6ABB变流器)进行数据通讯,通过串口接收、校验、分解符合RS-485等通信协议的通信数据,并将数据发送到系统服务器;从系统服务器取得经处理或加入各种组态的算法的数据,按照协议组织数据包发送到其它计算机系统或进行远程发送。

 

          工业电视监视系统

        工业电视监视系统由14个摄像机、2台信号切换器、2台工业电视组成。摄像机安装在压榨生产线的各个部位,分别监视1~6#压榨机、输渣带、2#输蔗带、东1#输蔗带、西1#输蔗带、东卸蔗台、西卸蔗台、卸蔗全景、压榨全景等14个监控点。信号切换器和工业电视安装在中央控制室,用于对现场的监视。

 

          Realmis管理监视系统

        Realmis管理监视系统由1台网关机、1台服务器以及若干台客户机组成。主要实现压榨车间的和利时DCS控制系统(SmartPro_v3)的数据上传至管理网,消除DCS系统信息独立的孤岛现象,调度者和管理者可以在总调度中心或自己的办公室里纵览车间的实时生产情况。主要包括以下功能:

 

        采集压榨车间实时数据,分析历史趋势,定制灵活的生产报表,追忆历史过程;数据上网后可在管理网以流程图、趋势方式实时监测生产运行情况;可以统计重要参数超限额运行时间,对仪表压限运行情况进行管理;系统不参与控制,对现有DCS系统软件不做任何修改,只增加功能来传送数据,系统不必停机;监视网内的Realmis系统运行与DCS系统分属于两个系统,采用不同的传输协议,不会影响DCS系统中的任何数据;支持WEB浏览功能,厂长、调度等管理人员可以在浏览器上浏览查询实时及历史数据。

 

        Realmis系统的网络结构图如图2所示。

 

5  改造效果

 

        贵糖压榨系统自动控制系统自20031121日投入运行以后,经过主设备与自控系统一段时间的磨合和不断改进,三个多月来,系统运行正常,使用效果及经济效益比较明显。根据贵糖制糖生产日报表数据,与以往榨季相比:

        ? 压榨抽出率提高了0.4个百分点,达到96.0%以上;

        ? 日榨量提高了500多吨,最高日榨量达9300吨;

        ? 榨机列运行电流与扭矩明显降低并保持平稳,降低了电耗,利于设备安全率的提高。

 

2    贵港糖厂Realmis系统结构图

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