本设计不考虑仪表维修，由业主自行统筹解决。 6.8 生产过程控制 6.8.1 概述 6.8.1.1 设计依据
生产过程控制的设计是根据工艺委托任务要求，充分考虑了“设计委托书”、“技术协议、会议纪要”、“技术咨询合同”的要求，同时结合焦化生产管理模式等实际情况进行设计的。 6.8.1.2 设计范围及系统构成
为了确保生产过程安全稳定进行，提高生产控制与管理水平，发挥各装置的最大经济效益，提高劳动生产率，考虑到建设单位的具体情况，控制系统分为：炼焦区域控制系统、煤气净化区域控制系统、备煤区域控制系统。
主控装置采用 DCS/PLC 系统进行控制，对于工艺操作所需要的各种操作参数均引至计算机控制系统，并视其重要程度分别进行指示、调节、记录、积算、报警及联锁等，实现过程调节、顺序控制和逻辑控制。
各个区域控制系统的构成如下： 统、筛焦控制系统； 系统等系统； 6.8.2 生产过程控制系统 6.8.2.1 控制系统的设计原则：
控制模式：采用集中控制和分散控制相结合的模式。 ☆ 管理模式：采用分区域集中监控的模式，控制室尽量集中。 配电设计模式：集中配电，统一由UPS 进行配电。
隔离设计模式：DCS 采用卡件隔离，PLC 按系统需要，部分采用专用的隔离配电器进行隔离。
6.8.2.2 生产过程控制系统技术装备水平
控制系统采用技术先进、成熟的品牌产品，同时在焦化行业具有良好的使用业绩，并能提供完善的售后服务的产品。
6.8.2.3 控制系统层次划分及分配方式 1、控制系统按控制层次分分为:
包括现场控制器、IO 采集卡、通讯卡等； 用于进行过程数据的采集、控制和通讯等。
包括控制系统的工程师站、操作员站、数据库 SERVER 、WEBSERVER、打印机和交换机等；另外还包括车辆走行管理系统和全厂基础级控制网部分。
用于进行生产流程监控、人机界面、软件组态、通讯、报表输出和信息存储和发布等。 主要由计算机生产管理系统组成。
用于实现工厂调度管理和生产管理。管理人员通过管理计算机能及时监视生产过程，掌握各工段的生产情况，实现全厂统一的生产监视、指挥和管理。另外，计算机管理系统还用于与上级网络通讯，形成生产综合报表等功能。
具体详见“计算机管理系统”一章。 2、控制系统的分配： 1) 炼焦区域：
焦炉控制系统：采用由一套冗余控制器构成的DCS 系统。
装煤出焦除尘控制系统：采用一套非冗余的 PLC 控制系统进行控制。 筛焦控制系统：采用一套冗余的PLC 控制系统进行控制。 上述系统均采用集中监控的模式。
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2) 煤气净化区域：
煤气净化控制系统采用由二套冗余控制器构成的DCS 系统，控制器分别用于煤气主流程的控制和其它辅助处理流程的控制。监控采用统一监控的模式。鼓风机分机组采用专用控制系统，信号同时进煤气净化控制室进行监控。 3) 备煤区域：
备煤控制系统采用一套冗余的PLC 控制器进行控制。 6.8.2.4 网络构成：
1) 控制系统网络：设计中的控制级除尘地面站采用非套冗余的 控制网络，其他均由冗余的控制网络组成。
2) 基础级主控网：将全厂所有的控制系统在基础级进行互联的 网络。网络结构采用冗余的控制以太网络组成，通讯采用标 准的 TCP/IP 协议。网络分区域进行设置支持环网的交换机， 各个区域内的计算机通过交换机与全厂主控网相联接，以实 现基础级数据共享。在基础控制级的冗余网络上还提供计算 机网关接口和 WEB 发布接口，采用 OPC 通讯接口实现系统 与厂级计算机管理系统的联接。基础级网络交换机采用支持 环网协议的工业型交换，交换机要求预留一定数量的备用接 口。
3) 计算机管理网：由核心交换机、网关设备和分布在各控制室 和管理办公室内的分支交换机组成，网络采用星型连接的以 太网，通讯采用标准的 TCP/IP 协议。通过网关与基础级主控 网连接。每个控制室设置分支交换机，连接到中心机房的主 交换机，为 iTV 和上位机管理预留。各管理办公室内的分支 交换机用于连接管理计算机。具体功能详见“计算机生产管 理”一章。 6.8.2.5 系统接口
1) OPC 通讯：每套控制系统提供一个 OPC 开放式数据接口，可 用于EXCEL 动态数据表格的设计应用、或与第 3 方数据进行
通讯，如：实现系统与全厂 MIS 系统或 MES 系统的联接， 使工厂高级管理人员能及时了解各部门的生产情况，进行宏 观调控；
2) 控制系统接口：控制系统接提供要求具有开放的网络结构， 可以实现控制总线通讯，例如：controlnet、Profibus、modbus 等各种总线接口。
3) 网关接口：采用标准的网关软件实现控制系统与管理数据库 之间的通讯。
4) 焦炉控制系统与焦炉交换机控制系统和熄焦控制系统的连接 方式：
统中，实现焦炉控制系统对交换机的监控。 接，实现DCS 系统对熄焦过程的实时监控。 5) 通讯网络及软件要求：
据，不能直接与控制器通讯。如果厂方存在能源网络或其它 网络系统需要从控制系统获取数据，必须采用通过网关方式 或I/O 方式及总线方式。
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用只读方式进行浏览。 关计算机并安装防火墙软件。 6.8.3 控制系统硬件基本配置 6.8.3.1 控制系统构成
1) 系统构成：控制系统由现场控制站、工程师站、操作员站和 附属设备等构成。
2) 系统硬件要求：根据工艺需要决定是否采用冗余容错功能的 控制器，中央管理层要求具有良好的开放性，生产控制层安 全可靠，系统具有自诊断功能，所配置 I/O 卡件具有自己的 处理器，不需要控制器介入就可以直接完成工程单位
转换和报警处理。I/O 的扫描速度完全独立于 I/O 的数量， 控制器的负载大小等因素。 3) 功能及配置：
有系统自诊断功能和远程诊断功能；丰富的功能块以完成计 算和特殊功能；为满足过程控制要求而设计的专用软件包； 从操作站接收不同的命令完成相应的功能；当需更换或维修 时, 系统所有 I/O 卡件均可带电插拔：通过控制单元所连接的 检测和控制设备对生产过程进行控制，并通过系统总线与操 作站相连，接受操作管理信息并传递实时数据，各个分系统 的控制器在基础控制级连成一套控制系统。
序；可以完成程序的方便查找与修改，并在不停机情况下即 可选择控制模块进行在线修改，下装；工程师站软件应提供 种类丰富全面的功能块库，使功能块编程方便、简洁直观； 具备对整个系统的硬件进行监视和故障自诊断的功能；工程 师站属性与操作员站属性可凭登录密码随时切换。工程师站 可兼做操作员站。
程画面监控整个生产流程；操作员软件应具有趋势曲线，历 史曲线记录功能；具有生产报告(按每天，每周打印各种数据 和图表)、事件报告、报警报告功能；操作员站应能显示工艺 设备的运行状态、流程图参数、趋势图参数、历史数据和事 件记录；打印过程控制网络参数设定点，打印出错报告、班 报表、月报表等；优先级报警，任何报警都可在当前显示屏 中显示。 6.8.3.2 系统监控级配置： 1、炼焦区域：
焦炉监控系统设 1 台工程师站，3 台操作员站， 1 台打印机。 筛焦系统设 1 台工程师站，1 台操作员站， 1 台打印机。
装煤出焦除尘系统设 1 台工程师站，1 操作员站， 1 台打印机。 2、煤气净化区域：
主流程设 1 台工程师站，1 操作员站，2 台打印机。 辅流程设3 操作员站。
在鼓风机操作室以鼓风机为单位，每个鼓风机一套独立的控制站，同时将现场信号送至煤气净化系统。
3、备煤区域：
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在备煤中控室设 1 台工程师站，1 台操作员站，1 台打印机。 6.8.4 基础控制级应用软件基本功能 6.8.4.1 信号采集及处理
1) 控制系统的 I/O 卡件可以处理以下各种类型的输入和输出信 号。
流信号和DC 电压信号；
2) 信号处理功能：包括 I/O 功能运算（滤波、零位漂移调整、 断偶保护等）、控制回路功能（PID 运算功能等辅助控制功 能等）、信号选择功能（高选/低选、无扰动切换等）、计算 功能（比较、求绝对值、开平方根、累加功能等）、逻辑功 能：（AND，OR，XOR 等）、计数器功能等功能。 6.8.4.2 功能描述
基础控制级应用软件包括数据采集，调节控制，工艺流程显示，各种泵及电机的运行、故障状态显示，瞬时显示，历史趋势显示，报警及记录，历史数据存储，报表打印，运算等功能。 控制系统具体功能描述如下: 1 控制功能
系统能够完成连续调节控制、联锁逻辑控制、手动操作控制和由标准算法或用户程序组合而成的自动顺序控制。
程、选择及前馈等控制和运算功能。系统具备 PID 参数自整 定。 梯形逻辑。
和判断，完成过程顺序控制，可以执行启动/停止顺序、批量 处理或任何预先定义的程序步骤。 2 监视功能
系统每个操作员站都可以综合显示字符和图像信息，维护人员通过 LCD 实现对整个系统运行过程的操作和监视。每幅画面都能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态，数据和状态按照固定周期进行更新。显示的颜色或图形随过程状态而变化。显示系统内所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。对显示的每一个过程点，显示其标志号 （通常为TAG ）、中文说明、数值、性质、工程单位、高低限值等。 3 操作功能 1) 功能组操作
功能组显示可观察某一指定功能组的所有相关信息，采用棒状图形式，或采用模拟 M/A 面板的画面，面板上有带工程单位的所有相关参数，并用数字显示出来。
功能组显示能将数以百计的常规仪表压缩为一幅幅画面。便于操作人员从熟悉的仪表盘面的操作方式过渡到以操作站为基础的过程接口方式。
功能组显示包括含过程输入变量、报警条件、输出值、设定值、回路标号、缩写的文字标题、控制方式、报警值等。 2) 细节操作
细节显示可观察以某一回路为基础的所有信息，以便运行人员能据以进行正确的操作。对于调节回路，显示出设定值、过程变量、输出值、运行方式、高/低限值、报警状态、工程单位、回路组态数据等调节参数。对于断续控制的回路，显示出回路组态数据和设备状态。 3) 标准画面操作
系统提供报警显示、趋势显示、成组显示、棒状显示等标准画面显示。生产装置的图片,工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在操作画面上显示出来，每个画面都括字母数字字符和图形符号，通常采用可
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变化的颜色、图形、闪烁表示过程变量的不同状态,所有过程变量的数值和状态按周期动态刷新，操作员在此画面对有关过程变量实施操作和调整。 4) 成组操作
系统把技术上、工艺上相关联的模拟量和数字量信号，组合成成组显示画面，并保存在存储器内，便于运行人员调用。成组显示能便于运行人员按需要进行组合，并且根据需要存入存储器或从存储器中删除。成组显示有色彩增亮显示和棒状图形显示。 5) 趋势操作
趋势显示将用整幅画面显示，也可在任何其他画面的某一部位，用任意尺寸显示。所有模拟量信号及计算值都可设置为趋势显示。在一幅趋势显示画面中，运行人员可重新设置趋势变量、趋势显示数目、时间标度、时间基准及趋势显示的颜色。趋势显示画面还同时用数字显示出变量的数值。系统具有显示网络上任何数据点趋势的能力，并在同一坐标轴上显示至少四个变量的趋势记录曲线，有可供用户自由选择的参数变量，不同颜色和不同的时间间隔，也可以对数据轴进行任意放大显示。 6) 棒状图操作
运行人员可以调阅动态，棒状图画面即以动态棒状图的外形尺寸反映各种过程变量的变化。棒状图可在任何一幅画面中进行组态和显示，每一棒状图的标尺可设置成任何比例。进入系统的任何一点模拟量信号，都可以设置成为棒状图形式，并显示出来。系统在某一棒状图其数值越过报警限值时，越限部份将用红色显示出来。 7) 流程图操作
用图形、颜色、数据的组合显示装置的运行状态和重要变量的信息值。 8) 报警操作
报警分别采用不同声响和颜色区分。过程存在的所有报警都同时显示。 4 报警功能
系统具有下列报警功能:
系统能通过节点状态的变化，或者参照预先存储的参考值，对模拟量输入、计算点平均值、变化速率、其他变换值进行扫描比较，分辨出状态的异常，正常或状态的变化。若确认某一点越过预先设置的限值，LCD 屏幕应显示报警画面，并发出声响信号。
报警显示按时间顺序排列，最新发生的报警优先显在报警画面的顶部，每一个报警点可有不同的优先级，并用不同的颜色显示该点Tag 加以区分。
报警可一次击键进行确认，在某一站上对某一点发生的报警进行确认后，则所有其它站上该点发出的报警也应同时被确认。某一点发出的报警确认后，该报警点显示的背景颜色发生变化并消去音响信号。 系统采用闪光、颜色变化等手段，区分出未经确认的报警和已经确认的报警。
在操作员站，通过一次击键就能调用多页的报警一览。报警一览的信息将以表格形式显示，并包括如下内容：点的标志号、点的描述、带工程单位的当前值、带工程单位的报警状态（高或低）及报警发生的时间。
报警内容包括：报警时间、过程变量名、过程变量说明、过程变量的当前值、报警设定值、过程变量的工程单位和报警优先级别等信息。 5 报表功能
所有记录使用可编辑的标题，记录功能可由程序指令或运行人员指令控制，数据库中所具有的所有过程点均可以记录。
定期报表：定期记录包括交接班记录、日报和月报。
运行人员操作报表：系统将记录运行人员在集控室进行的所有操作项目及每次操作的精确时间。通过对运行人员操作行为的准确记录，可全面分析运行人员的操作意图，分析事故的原因。
操作员报表：操作员记录将按要求进行。可预先选择记录打印的时间间隔或立即由打印机打印出来。所有具有地址的点均可设置到操作员记录中。
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