生产运行

化工三厂ABS造粒线控制系统更新

一、生产需求和需要解决的关键技术问题

1、生产需求

    生产管理的重要考核指标是看生产装置是否安、稳、常、满、优运行,因此控制系统的安全性、稳定性和精确性是实现操作平稳和安全生产的重要环节。但是随着生产设备运行时间的增加,工况的不断变化,仪表控制回路执行器和被控对象的动态特性往往发生变化,如果没有在控制系统中得到有效的监控、调整和维护,其控制性能会随着时间的推移以及工况条件的改变而下降,进而可能造成操作不平稳、故障停车次数增多,最终导致生产经济指标的下滑。另外,由于控制系统老化和控制程序的局限性引发的故障如果不能及时发现和排除,也会对生产的安全带来隐患。

    石油化工造粒生产线作为整个工艺生产过程的中间工段,如果控制系统不具备科学性、准确性和安全性,达不到工艺包的技术要求,将直接影响工艺生产,导致生产装置停滞;或者设计实施的效果不够理想,即使整个生产装置投产,由于程序设计存在问题及缺陷,经常或偶尔发生故障,导致生产装置经常停车,直接影响装置的连续生产和经济效益,甚至导致设备严重损坏或造成严重事故。因此,基于生产装置工艺条件及安全问题开发的控制系统,必须具有科学性、准确性和安全性,才能真正为生产过程带来长期、稳定和可靠的效益,确保生产的安全。

    化工三厂ABS造粒线原控制系统为日钢单片机加电路板系统,1996年随造粒线设备进厂并投产使用,已经连续运行多年。存在的问题和局限性体现在:

(1)ABS造粒生产线设备由供应商成套提供,控制及操作由安装在现场的控制柜及触摸操作屏完成,远程无法监控。

(2)电路板老化、故障频发、单片机程序无法读出等一系列问题一直困扰着工艺操作和仪表维护人员。

(3)系统资料缺失,没有完整的逻辑图。

(4)随着工况的改变,有些程序程序已不能适应新工况的控制要求。

(5)控制程序存在缺陷,有待优化。

                                            原单片机系统

2、国内外技术现状分析

    目前,大型石油化工行业所采用的造粒生产线,一般都从国外成套采购,其控制系统的核心技术一直被外国供应商所垄断。其中日钢单片机加电路板系统应用广泛。因此,研发出具有自主知识产权的造粒生产线控制系统,推广先进的控制方案和行业最佳实践来推动炼化行业控制系统的改进,逐步提高企业核心竞争力,具有重大的现实意义和历史意义。

3、需要解决的关键技术问题

   信息技术中心抽调精兵强将组成公关小组,根据工艺要求和现场条件制定了合理的控制方案:

(1)将原单片机和电路板系统改为AB的 CONTROLLOGIX5000 PLC冗余系统;

(2)筒体和膜头温度采用PID双向可调节加热和冷却周期方案;

(3)换网操作采取触摸屏点动方式。

                                     改造后的面板

二、研究目标和主要研究内容

1.研究目标

    建立一套符合生产管理需要的ABS造粒生产线控制系统;能够实现生产装置平稳操作,减少非计划停车次数;充分体现系统操作的简便性 、联锁的安全性、自动化控制的精确性和快速性;帮助现场操作和维护人员及时发现问题,直接保障安全生产,提高装置安全生产和维护管理水平。

2.主要研究内容

(1) 现状与需求分析

    对当前单片机系统运行状态、存在问题、系统维护的需求进行详细调研,对AB PLC冗余系统进行分析,确定系统功能需求、技术需求、数据信息需求。

(2) 方案设计

系统概要设计:设计控制系统应用程序架构、软件结构,确定主程序及各功能模块间的调用关系。

系统详细设计:完成项目工作任务分解,确定项目实施的详细工作计划。对系统每个功能模块进行详细设计,设计每个模块实现方法。

(3) 系统实现与测试

完成应用软件的开发与测试,实现系统功能。

(4) 运行维护

完成用户培训、装置开工保镖及运行维护等相关工作。

三、技术创新点和研究路线

1.技术创新点

1)  科学性

通过深入分析和研究,构建合理的应用程序架构,优化软件设计,使整套控制系统更具科学性。

2)  准确性

根据生产装置的实际需要,优化应用程序结构,并依据不同的设备自定义不同的功能块,保证对生产设备进行准确控制。

3)安全性

系统设计分为紧急停车和联锁停车两种方式,确保在任何紧急情况下,都能将装置停下来,以保证人身安全和设备安全。

4)简易性

PLC应用程序采用梯形图编程,逻辑清晰、简单易懂,便于维护和分析查找问题;系统设计自动化程度高,从而大大节省了劳动力,简化操作步骤,降低操作错误几率。

5)可扩性

    可以单独在一个工厂运行,也可以扩展至整个石化公司的类似装置,实现全系统的标准化统一管理和监控。

2.技术研究路线(方案)

(1)基础准备工作

  ♦ 原单片机系统控制点核对、整理,熟悉工艺生产过程及控制要求。

  ♦ 深入现场,了解装置现状和存在的问题。

(2)项目实施

  ♦ 方案设计:设计控制系统应用程序架构、软件结构,确定主程序及各功能模块间的调用关系。

  ♦ 系统实现与测试:完成应用软件的开发与测试,实现系统功能。

  ♦ 系统运行状态分析:通过对系统在线参数的分析,结合生产工艺和逻辑控制的实际情况,完成对控制系统的全面分析。

  ♦ 运行维护:完成用户培训、装置开工保镖及运行维护等相关工作。

(3)项目应用

  ♦ 改进方案制定:通过对控制系统运行状态的实际分析与性能评估,结合实际需要制定改进方案。

  ♦ 改进方案论证:对改进方案进行理论论证,决定最终改进方案。

  ♦ 改进落实:落实最终改进方案。

四、预期成果与考核指标

1.预期成果与关键技术

(1)预期成果

  ♦  建立一套符合生产管理需要ABS造粒生产线控制系统。

  ♦  能够实现生产装置平稳操作,减少非计划停车次数。

  ♦  充分体现系统操作的简便性 、联锁的安全性、自动化控制的精确性和快速性。

  ♦  帮助现场操作和维护人员及时发现问题,直接保障安全生产,提高装置安全生产和维护管理水平。

(2)关键技术

  ♦  编制PLC系统应用程序,实现原单片机的控制功能

  ♦  构建合理的应用程序架构

  ♦  筒体和膜头温度采用PID双向可调节加热和冷却周期方案,应用程序设计。

  ♦  换网操作采取触摸屏点动方式

  ♦  自定义其他功能块

  ♦  操作画面改进设计

2.技术经济考核指标

1)彻底解决因单片机老化、故障率频繁造成的系统无法正常实现其控制功能的问题,消除由于控制系统潜在崩溃带来的安全隐患。

2)优化控制方案,确保系统运行稳定、装置操作平稳,减少非计划停车次数。

3)程序设计合理、逻辑思路清晰、操作简单、系统安全,维护工作量减少50%以上。

4)攻克技术难关,使社会效益最大化。

3.预期应用前景

    通过造粒生产线控制系统的研究与开发,紧密结合工艺生产,彻底解决因系统老化、故障率频繁造成的系统无法正常实现其控制功能的问题,消除由于控制系统潜在崩溃带来的安全隐患,实现生产装置平稳操作,确保系统运行稳定,减少非计划停车次数。从而推动大庆石化自动控制水平的不断提升,提高装置安全生产水平,最终达到提高产量和节能降耗的目的。

该项目的成功,可有效降低控制系统故障率,方便工艺人员操作,减少维修费用和维护工作量,同时为ABS造粒线生产出合格产品提供强有力的保障。

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