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氧机CENTUMCS3000控制系统的设计及应用

中图分类号：TP273 文献标识码：B

随着产业信息技术的飞速发展，以保证生产稳定、提高产品质量、降低能耗为目的的生产及管理综合自动化已成为必然趋势。为此，工业计算机自动化控制系统在冶金行业得到了广泛应用，通过计算机控制系统能准确地监控设备的运行状况，及时地调整工艺参数，促进生产的稳定、协调和优化，保证整个系统的高效运转。

此外，先进的生产管理，也要求有可靠的自动化系统和完善的控制技术，以适应当前激烈的市场竞争需要。

1 系统简介

济钢20000m3／h制氧机工程选用的是Yokogawa公司的CENTUM CS3000集散控制系统，用于监控制氧机的各个工艺流程，完成例如滑流、隔层和吸收层的1致性数据采集、过程控制、逻辑控制和快速联锁控制等功能，其系统构成可分为三个部分。

(1)HIS：操作站，采用基于Windows NT 的通用PC机。运行操作人员通过操作员站实现对过程参数、设备状态和控制系统的监视和操作。

(2)WS：工程师站，采用基于Windows NT操作系统的高性能计算机，进行系统组态、生成、软件调试、系统仿真等工作。

(3)FCS：控制站，用于过程I／0信号处理，完成模拟量调节、顺序控制等实时控制运算功能。

为保证系统的可靠性及操作、观察方便，监控装置配置三个监控站(或称操作站)；现场控制站采用双重化配置，DCS系统的控制单元、络总线、电源和通讯模板等均进行双重化配置而实际上对快速温度变化实验箱来讲，操作站部分采用DELL PⅢ550计算机，配用21"彩色显示器。其系统配置如图1所示。

2 自动化硬件配置

2．1 控制站部分

控制站的主要作用是进行数据采集及处理，根据控制程序来实现对过程量(如温度、压力、流量、速度、阀位等)的控制。本系统根据工艺要求设有1个控制站FCS0101，该控制站带有8个node(节点)，安装于1个控制柜和2个扩展柜中；每个节点可带5个Unit(卡件箱)，卡件分连接型和端子型两种，连接型模件利用连接电缆(KS2或KS8)连接于端子柜中。本系统共设计点数为658点，其中AI(216点)、AO(65点)，RTD(144点)，DI(124点)，DO(109点)。

控制站FCS机柜为独特的微正压机柜，所有的模件都采用集成度高、散热量低的固态电路以及表面封装技术，防尘、抗干扰能力强，适合各种恶劣的运行环境。模件的编址不受插槽位置的影响，在机柜的任何插槽位置上均执行其功能。模件带电插拨不会引起本模件故障，也不会影响其它模件的正常工作。模件通用性强，种类规格少，有效地减少了备品备件的费用支出。

2．2 主控制室部分

主控制室负责对全生产线的工作状况进行监视并控制。主要完成数据、图形和状态的显示，历史数据的存档，故障记录，报表打印以及设备的操作控制等。以实现分散控制、集中操作管理。

本系统为方便操作监控，共设置3个操作员站。操作员站HIS0162用以监控空压机系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统和透平压缩机、膨胀机系统的生2014年的访欧之旅中产工艺过程，操作员站HIS0163用以监控空分塔本体系统的生产，操作员站HIS0164监控氧压机系统、氮压机系统以及液体贮槽系统的工艺流程，同时各操作员站又可互为备用。其中操作员站HIS0164并能测试轨枕实际承载能力还兼有工程师站的作用，通过装入支件，用来开发编制操作员站的工程应用软件。

2．3 通讯络

CENTUM CS3000系统具有三级分层络结构，将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的络。有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。

(1)V—Net：用于进行操成了全国重要的塑料新材料生产、商贸会聚地作监视及信息交换的双重化实时控制络。采用可靠性极高的Token-Passing(令牌总线)，符合IEEE802．4标准。通讯速率为1OMbps，通讯距离最大20km。

(2)Ethernet：用于操作站、工程师站以及上位机之间信息数据传输，数据及外设资源共享。

(3)RIO总线：用于控制站内部中央控制器FCU同远程I／O节点之间的过程数据传输的双重化实时通讯总线，可连接8个RIO节点，最大通讯距离20km。

3 自动化软件组成

CENTUM CS3000系统采用标准Windows NT操作系统，能够提供完整的、满足要求的程序软件包，包括实时操作系统、应用程序等。系统组态、生成、应用软件均通过图形界面交互式菜单会话方式，方便快捷，不需要使用者具备很多计算机方面的知识。

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