摘要：通過云錫澳斯麥特工程中使用的兩套CENTUM CS1000控制系統(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)數(shù)和溫度測量元件選型的比較!說明了一體化溫度變送器在中小型DCS控制系統(tǒng)中的作用"
I前言
云錫Ausmelt熔煉爐DCS控制系統(tǒng)由爐子DCS控制系統(tǒng)和輔助部分DCS控制系統(tǒng)組成，兩個(gè)系統(tǒng)均選用日本橫河YOKOGAWA CENTUM CS1000控制系統(tǒng)。由于對現(xiàn)場檢測儀表信號(hào)選型不同，造成了系統(tǒng)占用控制站的差異。本文就這個(gè)問題進(jìn)行討論。
2工藝流程及控制系統(tǒng)
2.1工藝流程
工藝流程圖如圖1所示。錫精礦及其它物料由抓斗吊分別抓到不同的物料倉中，8臺(tái)定量給料機(jī)按給定的比例進(jìn)行配料后，物料由輸送皮帶及預(yù)加水雙軸螺旋混料機(jī)送至Ausmelt熔煉爐，熔煉產(chǎn)品由爐子下部的渣口及錫口排放，熔煉過程中產(chǎn)生的含塵煙氣經(jīng)余熱鍋爐、表面冷卻器、布袋收塵器至尾氣治理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放。
2.2控制系統(tǒng)
本工藝過程控制系統(tǒng)由Ausmelt爐DCS控制系統(tǒng)及輔助部分DCS控制系統(tǒng)組成。爐子DCS系統(tǒng)對Ausmelt爐的入爐物料量、爐子溫度、風(fēng)溫、風(fēng)壓、風(fēng)量、燃煤流量、風(fēng)煤比、爐子冷卻水溫度及流量等過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和控制;輔助部分DCS控制系統(tǒng)對配料系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)及尾氣治理系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和控制。
爐子DCS系統(tǒng)由兩個(gè)控制站及兩個(gè)操作站構(gòu)成，有模擬量輸入點(diǎn)(AI點(diǎn))55個(gè)，模擬量輸出點(diǎn)(AO點(diǎn))15點(diǎn)，開關(guān)量輸入點(diǎn)(DI點(diǎn))38點(diǎn)，開關(guān)量輸出點(diǎn)(DO點(diǎn))23點(diǎn)。每個(gè)控制站的電源、CPU及通訊為冗余配置。
輔助部分DCS系統(tǒng)由3個(gè)控制站及兩個(gè)操作站構(gòu)成，有模擬量輸入點(diǎn)(AI點(diǎn))86個(gè)，模擬量輸出點(diǎn)(AO點(diǎn))26點(diǎn)，開關(guān)量輸入點(diǎn)(DI點(diǎn))74點(diǎn)，開關(guān)量輸出點(diǎn)(DO點(diǎn))41點(diǎn)。每個(gè)控制站的電源、CPU及通訊均為冗余配置。
3 CENTUM CS 1000卡件及一體化溫度變送器的應(yīng)用
3.1 CENTUM CS1000控制系統(tǒng)簡介
CENTUM CSI000控制系統(tǒng)#多可連接8個(gè)操作站，16個(gè)控制站，每個(gè)控制站#多可安裝5個(gè)卡件箱，每個(gè)卡件箱可插卡件的數(shù)量根據(jù)卡件類型的不同而不同。本系統(tǒng)需使用的卡件有AMM 11單通道電流/電壓輸入模件、AMM42 T兩線制變送器多通道(16通道)電流輸入模件、AMM12 T多通道(16通道)電壓輸入模件、AMM32 T多通道(16通道)熱電阻輸入模件、AMM22 T多通道(16通道)熱電偶輸入模件、AAM51單通道電流輸出模件、ADM12T多通道(32通道)接點(diǎn)輸入模件、ADM52 T多通道(32通道)接點(diǎn)輸出模件�？湫吞�(hào)為AMN31，每個(gè)卡件箱#多可插AMM 11模件16件，或AMM42 T模件I件，或AMM32 T模件1件，或AMM22 T模件2件，或AAM51模件16件，或ADM 12 T模件2件，或ADM52 T模件2件。
3.2爐子DCS系統(tǒng)卡件及檢測儀表選型
爐子DCS控制系統(tǒng)中，模擬量輸入點(diǎn)檢測設(shè)備有EJA的壓力變送器、羅斯蒙特的多變量流量計(jì)、日本橫河的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、低溫檢測元件及高溫檢測元件等，輸入信號(hào)包括兩線制變送器的標(biāo)準(zhǔn)4-20 rnA (17點(diǎn))信號(hào)、1-5 V電壓輸入信號(hào)(10點(diǎn))、電阻信號(hào)(21點(diǎn))及熱電偶mV信號(hào)(7點(diǎn));模擬量輸出信號(hào)(26點(diǎn))全部為標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA信號(hào)。
如果按照上述信號(hào)類型選擇CENTUM CS 1000的模件，需要使用AAM 11模件18件(16個(gè)控制回路)，冗余量12.5%; AMM42 T模件1件，冗余量150%;AMM12 T模件I件，冗余量33%;AMM32 T模件2件，冗余量52% ;AMM22 T模件1件，冗余量128.6% ;AAM51模件26件，冗余量11.5%;ADM12 T模件2件，冗余量68.4%; ADMA52 T模件1件，冗余量39%;共有模擬量輸入通道82個(gè)、輸出通道26個(gè);數(shù)字量輸入通道64個(gè)、輸出通道32個(gè);需要卡件箱11個(gè)，因此需要控制站3個(gè)。由于本設(shè)計(jì)在儀表設(shè)備選型時(shí)，全部選用了一體化溫度變送器，因此送入DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)全部是標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA信號(hào)，而卡件選擇則是:AAM模件18件，冗余量12.5%;AMM42 T模件2件，冗余量10.5%;AMM12 T模件1件，冗余量33%; AAM51模件26件，冗余量11.5%;ADM12 T模件2件，冗余量68.4%; ADMA52 T模件I件，冗余量39%;共有模擬量輸入通道66個(gè)、輸出通道26個(gè);數(shù)字量輸入通道64個(gè)、輸出通道32個(gè);需要卡件箱10個(gè)，因此只需要控制站2個(gè)。
3.3車甫助部分DCS系統(tǒng)卡件及檢測儀表選型
在輔助部分DCS控制系統(tǒng)中，模擬量輸入點(diǎn)檢測設(shè)備有EJA的壓力變送器、日本橫河的電磁流量計(jì)、超聲波物位計(jì)、低溫檢測元件及高溫檢測元件等，輸入信號(hào)包括兩線制變送器的標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA (52點(diǎn))信號(hào)、1-5V電壓輸入信號(hào)(14點(diǎn))、電阻信號(hào)(8點(diǎn))及熱電偶mV信號(hào)(12點(diǎn));模擬量輸出信號(hào)(26點(diǎn))全部為標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA信號(hào)。本設(shè)計(jì)中這部分檢測設(shè)備按照上述信號(hào)類型來選擇CENTUM CS 1000的模件，需要使用AAM 11模件16件(14個(gè)控制回路)，冗余量14.3% ;AMM42 T模件4件，冗余量23.1%;AMM 12 T模件1件，冗余量14.3%;AMM32 T模件1件，冗余量100%; AMM22 T模件1件，冗余量33.3%;AAM51模件29件，冗余量11.5%;ADM12 T模件3件，冗余量29.7% ;ADMA52 T模件2件，冗余量56.1%;共有模擬量輸入通道128個(gè)、輸出通道29個(gè);數(shù)字量輸入通道96個(gè)、輸出通道64個(gè);需要卡件箱11個(gè)，因此需要控制站3個(gè)。
如果儀表設(shè)備選型時(shí)，溫度測量設(shè)備全部選用一體化溫度變送器，那么送入DCS控制系統(tǒng)的信號(hào)全部是標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA信號(hào)，而卡件選擇則是:AAM模件16個(gè)，冗余量14.3%;AMM42 T模件5件，冗余量11.1%;AMM12 T模件1件，冗余量14.3% ; AAM51模件29件，冗余量11.5%;ADM12T模件3件，冗余量29.7%; ADMA52 T模件2件，冗余量56.1%;共有模擬量輸入通道112個(gè)、輸出通道29個(gè);數(shù)字量輸入通道96個(gè)、輸出通道64個(gè);需要卡件箱10個(gè)，因此只需要控制站2個(gè)。
4結(jié)語
從上述比較中可以看出，溫度測量設(shè)備使用一體化溫度變送器，不但使進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號(hào)全部統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA電流信號(hào)，大大簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，方便日常維護(hù)及管理，而且能大大減少控制系統(tǒng)的投資。表面上增加了檢測儀表的投資，但從整個(gè)控制系統(tǒng)看，兩個(gè)系統(tǒng)均由于使用了一體化變送器而減少了一個(gè)控制站。每個(gè)一體化溫度變送器比單一的熱電偶或熱電阻多投資人民幣300-500元，共需增加投資2萬元;而每個(gè)CENTUM CS 1000控制站約合人民幣12萬余元，每個(gè)控制系統(tǒng)可因此節(jié)約人民幣約10萬余元。在有色金屬冶煉過程控制系統(tǒng)中，檢測點(diǎn)少，控制、調(diào)節(jié)回路少是這一類控制系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。因此，此類DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型應(yīng)緊湊，控制靈活，操作方便，在滿足使用目的的前提條件下，盡可能節(jié)約投資，使DCS控制系統(tǒng)在有色冶煉過程中更具生命力!為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。
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