一种SunyTDCS9200集散控制系统在煤焦化装置中的应用

1. 工艺概述

焦化是将煤送进焦炉进行加热到1000℃左右，产生出来的焦碳冷凝以后送到筛焦。煤焦化过程中产生的煤气输送到冷鼓工段，将其中的焦油提取出来，得到的煤气再经过脱硫塔进行脱硫回收，再到洗苯塔和脱苯塔将苯分离出来（产生的硫和焦化产生的氨水进行反应生成硫铵）经脱苯以后的煤气送到焦炉燃烧给煤焦化提供热量。


1.1. 焦炉工段

从配煤过来的煤送到焦炉，在焦炉中进行加热，主管煤气经过煤气预热器进行预热后燃烧为煤的加热提供热量。该工段主要有四个控制回路：机侧分烟道吸力调节、焦侧分烟道吸力调节、集气管煤气压力调节、主管煤气压力调节。

1.2. 冷凝鼓风电捕

焦炉过来的煤气进入到气液分离器杂质进行分离，然后到初冷器进行冷凝，经过风机打入电捕焦油器，在电捕焦油器中将焦油分离出来，煤气送到焦炉燃烧。该工段控制回路主要有：入电捕器蒸汽总管压力调节、鼓风机进口压力调节、初冷器后煤气温度调节、上段冷凝液槽液位调节、高压氨水压力调节。

1.3. 脱硫及硫回收工段

脱硫及硫回收是脱硫液和溶液在脱硫塔中进行反应将硫脱离出来，然后溶液进入再生塔再生。主要有三个控制回路：进脱硫塔B溶液流量调节、进再生塔溶液流量调节和进再生塔B空气流量调节。

1.4. 硫铵工段

硫铵的工艺流程是剩余氨水先通过预热器进行预热，然后进入蒸氨塔反应，再到气液分离器与其他的物质进行分离，分离出来的氨气和母液在硫铵饱和器反应生成硫铵，硫铵液再打到结晶槽中结晶，然后经干燥器干燥后包装。这里主要有两个控制回路：进沸腾干燥器温度调节和蒸氨塔顶温度调节。

1.5. 洗苯脱苯工段

洗苯脱苯的工艺流程是贫富油经洗苯塔洗苯以后进入脱苯塔，在不同的地方利用温度的不同产生轻苯油水和重苯油水，经油水分离器进行分离，再进行冷凝冷却以后装车。其主要有两个控制回路：出管式富油温度调节和脱苯塔出口油气温度调节。

2. 系统配置

SunyTDCS9200集散控制系统实现过程控制、逻辑控制、顺序控制等功能；具有模块化柔性设计；提供开放数据接口、现场总线与互联网接入；顺应时代发展潮流，吸收最新电子技术、网络技术、控制技术，具有可靠性高、系统开放、构成灵活、界面友好、功能强大、维护简便的特点。


2.1. 上位机

2.1.1. 操作站（OS）/工程师站（ES）

操作员站（Operating Station）是焦化操作人员监视、管理生产的设备，通过键盘或鼠标可以灵活、方便、准确地监视过程量，以及根据流程变化调整过程参数等。工程师站（Engineering Station）用于对应用系统进行功能组态、组态数据下载，也能代替操作员站发挥运行监视的作用，工程师站硬件也可不单独配置，而由系统中任何一台操作站代替。

2.1.2. 服务器站（SS）

服务器站（Server Station）运行在32位Windows 网络平台上，可无缝链接到局域网或广域网，并和过程控制网、工厂数据库等连接，为系统操作站、工程师站及现场控制站提供数据存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供数据。

2.2. 控制站（CS）

控制站（Control Station）是焦化控制系统的核心，采用多处理器智能化体系结构，基于全智能化、全数字化、全网络化的核心设计思想。包括公共部件、功能模板、调理模块等几大部分。电源、控制、通讯等冗余技术的广泛应用保证了系统运行的稳定性与可靠性，使任何单元的故障不会影响生产的连续进行。

2.3. 通讯网络

包括控制网络（CNet）、系统网络（SNet）和管理网络（MNet）。CNet是现场控制站内部的实时控制网络，实现控制站内部控制模板与I/O模板之间的数据传输。系统网则用于传输控制站与操作站/工程师站之间的数据。通过MNet，可以将控制系统接入企业局域网，实现企业对生产的管理。其中，CNet和SNet均采用了双重冗余设计，能够在任意一条通讯线路出现故障时不至于影响数据信息的正常交换。

2.4. 软件

SunyTech工业控制应用软件平台是国内唯一符合IEC61131-3标准的组态软件，工程管理器（SunyPrjMan）是软件的总入口，包括SunyCFG硬件配置软件、SunyRDB实时数据库编辑软件、SunyIEC算法编辑器、SunyMaker人机界面软件，实现过程控制方案的设计和管理。基于SROS实时多任务操作系统的SunyRTM实时运行软件在控制站完成数据的采集、整理和运算、分析，实现对生产的自动控制。SunyView画面监视软件运行与Windows 2000 Professional环境，是操作、维护人员与系统和生产之间的界面，该软件内嵌多种通讯协议，对OPC、ODBC、DDE和ActiveX、TCP/IP的全面支持使系统可以很方便地与第三方智能设备进行数据交换。

3. 系统功能

3.1. 显示管理功能

画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口，显示总貌、燃烧、PID调节面板、燃烧控制等画面。在流程图上相应处显示动态数据，显示系统各设备，装置，区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态，包括测量值、设定值、控制方式、报警等信息。

历史数据按标准方式为客户程序提供查询和读取历史数据的服务。服务器完成历史数据采集、存贮，并响应客户程序的请求。历史数据采集可采用周期记录、变化率记录两种方式。另外，过程或系统发生的报警、事件等信息也可以记录下来。

趋势曲线或数据列表方式显示历史数据，可用预定义的分组显示，也可在运行时对分组进行修改显示。趋势曲线可显示在一屏上显示任意时间段的趋势，也可按比例放大或缩小（包括时间轴和显示量程）。曲线方式或列表方式打印给定时段的历史数据。可将同一参数不同时段的数据在同一趋势图上显示比较。
统计分析提供了对指定参数在给定时段或抽样数据的简单统计结果（如最大值、最小值、平均值、累加等）和数字期望、标准方差、概率分布曲线等功能。可通过预定的电子表格方式将给定时段或抽样数据及其统计结果进行报表打印。报表可按预先定义的条件（如定时或事件）启动。

3.2. 显示控制功能

SunyTDCS9200集散控制系统采集现场仪表发送的温度、压力、流量等过程数据，根据操作工的操作命令，按预先设定的控制算法进行处理，生成干预生产的电流信号（0～100％）或开关信号（ON/OFF）并传送到现场执行器。

焦化装置的控制主要包括：再生器液位、蒸氨塔液位、地下放空槽液位、油放空槽液位的自动控制和导热油出口温度、出管式炉温度等的自动调节。利用SunyIEC提供的五种符合IEC61131-3标准的控制语言（FBD、LD、SFC、ST和IL），可以方便地实现控制策略，仿真功能可以帮助组态人员对程序的正确性和完整性进行全面检查。灵活的控制周期设置，达到了其它控制系统无法实现的控制目标。

焦化装置的许多调节回路的给定值是一个不确定的数，不同的生产阶段有不同的要求，SunyIEC提供的PID算法块具有手动/自动切换“无扰切换”功能，当操作工手动将工艺过程值调节到适当的时候，切换到自动及可立即以这个工艺值进行调节，方便了操作人员进一步摸索提高工作效率的方法。

SunyTDCS9200集散控制系统技术先进、功能强大、运行可靠，先后在山西、山东等地十几个焦化厂得到应用，提高了生产效率、稳定了产品质量、降低了能量消耗，得到了用户的广泛好评。

我国是世界最大的焦炭生产国，每年约有2亿吨左右的优质煤炭用于生产焦炭，焦炭的出口量直接影响着世界市场。传统焦化工艺中主要依靠工作经验进行调节，因自动化水平低而导致的不能适时进行调节配比、物料不能很好控制、浪费现象严重、生产成本高、不合格率高、浪费严重、工作环境差等问题一直困扰折焦化厂。

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