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I/A Batch在国内精细化工装置上的应用

作者:顾珏,上海FOXBORO有限公司系统工程部2005.11.23阅读 3691

  随着今年来全球经济的发展和现代工业的日新月异,人们对工业生产设备的自动化水平、对自动化产品的综合功能及可靠性、对新产品的上市速度、对根据客户和市场要求修改配方的灵活性均提出了更高的要求。在这样的大环境下,批量(BATCH)控制管理软件作为一个十分重要的产品,在越来越多的工业控制过程(尤其是精细化工、制药和食品行业)中得到了广泛的应用。
  本文以Invensys集团下美国Foxboro公司的I/A Batch软件在国内某一精细化工厂的生产装置上的应用为例,综述了该控制管理软件的全貌,并结合自己的实际工作经验详细叙述了应用要点,以飨读者。


  I/A Batch的发展回顾及主要特点
  纵观Foxboro的I/A Batch发展历史,可以追溯到1969年首个冗余批量控制器的的发布。早在上世纪90年代前,伴随着不同的DCS系统发展阶段,Foxboro的批量控制软件也分别经历了Large Scale Batch、EasyBatch、Batch Plant Manager、R-Batch四个不同时期。一直到1992年,基于Unix平台、并和I/A系统集成在一起的Foxbatch才诞生,被称

为核心Batch V1.0。1996年开始,著名的工业软件公司Wonderware开始为Foxbatch编写具有更友好客户界面的批量软件,该软件基于WindowsNT平台CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以和工厂管理软件集成在一起使用,亦可以同时被Foxboro公司I/A系统外的其它控制系统使用。1998年,Foxbatch正式更名为I/A Batch,之后分别经历了Ver 6.2、Ver 7.1等,直到现在被广泛运用于Windows XP平台上的I/A Batch Ver 8.1。

图1国内某精细化工装置工
图1:国内某精细化工装置工艺流程图。

  I/A Batch是一套具有很大灵活性的批量生产管理软件控制工程网版权所有,它主要是针对生产过程中的建模和实现批量生产的自动化控制而设计的,完全符合ISA S88.01标准,具有模块化的特点。用I/A Batch软件,用户可以很方便地创建配方,用批量离线组态环境模拟新配方的运行过程,查询到有关产品的丰富历史数据,并得到一些产品物料汇总信息。可以这样讲,它是一个“成品化”的批量控制的引擎,如果和I/A DCS系统联合使用,还有参数自动连接生成、便于组态集成等特点。


  国内某精细化工装置的工艺流程及控制要求
  I/A Batch具有十分广阔的运用范围,小到一个最简单的加料混合过程,大到十几条批量生产线几十个反应釜的生产过程CONTROL ENGINEERING China版权所有,均可以用这套软件来组态实现。
  以某精细化工装置为例,共有两条生产线并行生产两种相关联的化工产品A和B。由于该化工产品具有很强的季节性,在连续生产两三个月后要清洗设备,重新更换原料(包括调整原料比),生产另两种相关产品C和D。比较幸运的是,前二者的基本工艺过程是一致的。整套装置有两个进料贮槽、两个反应釜、两个成品槽,有模拟量输入100点、模拟量输出50点、数字量输入200点、数字量输出250点。
  从同时投入生产的两条生产线来看,在A线进入到该线反应釜初始阶段前,必须检查B线是否已经正常完成了KOH的进料,并且反应釜内的压力、温度达到了工艺工程师的预定的值。每条生产线的每一生产步骤中都有很严格的反应条件检测,一旦有连锁发生,工艺会要求控制程序根据不同的连锁原因转入到不同的子步中去,直到连锁条件完全解除,继续该条生产线的运行,具体的工艺流程如图1所示。


  I/A Batch在该精细化工装置中的具体应用
  用户根据自身的情况,考察了众多的DCS厂商,最后选定了美国Foxboro公司的I/A系统及批量控制软件,来完成以上提出的工艺流程及控制要求。
  1. I/A Batch的硬件构架
  结合需要控制的I/O点数及批量控制的复杂性,还有现场操作该工艺装置的操作员的特点,该项目的系统工程师选定了基于WindowXP的操作平台,其具体的硬件系统结构如图2所示。

图2硬件系统结构图
图2:硬件系统结构图。

  由图2可见,整个系统主要由一个工程师站(AW)、一个操作员站(WP)、两对冗余的控制处理器(CP)、若干对现场总线通讯模块(FCM)、若干输入输出模块及工业以太网组成。其中,AW作为批量软件的服务器端控制工程网版权所有,完成工艺过程建模、批量的运行、配方管理、批量历史数据库、报表及安全性等功能。WP作为批量控制软件的客户端,主要可以实现批量的实时运行,通过Batchview环境来查询批量运行的状态、设定批量运行过程中的有关参数。另外,平时系统在现场正常开车运行时,AW也兼备WP的功能CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以作为工艺操作员的一个独立的人机界面,直接操作现场的工作。
  控制处理器是完成现场测控的主要部分,为AMD DX5处理器、133MHZ主频、8MB内存,其中下载了所有的连续量控制、逻辑控制、及批量PHASE功
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