一體化溫度變送器在集散型控制系統中的應用

摘要：通過云錫澳斯麥特工程中使用的兩套CENTUM CS1000控制系統中輸入輸出點數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控制系統中的作用"

I前言
         云錫Ausmelt熔煉爐DCS控制系統由爐子DCS控制系統和輔助部分DCS控制系統組成，兩個系統均選用日本橫河YOKOGAWA CENTUM CS1000控制系統。由于對現場檢測儀表信號選型不同，造成了系統占用控制站的差異。本文就這個問題進行討論。
2工藝流程及控制系統
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臺定量給料機按給定的比例進行配料后，物料由輸送皮帶及預加水雙軸螺旋混料機送至Ausmelt熔煉爐，熔煉產品由爐子下部的渣口及錫口排放，熔煉過程中產生的含塵煙氣經余熱鍋爐、表面冷卻器、布袋收塵器至尾氣治理系統處理后達標排放。

2.2控制系統
         本工藝過程控制系統由Ausmelt爐DCS控制系統及輔助部分DCS控制系統組成。爐子DCS系統對Ausmelt爐的入爐物料量、爐子溫度、風溫、風壓、風量、燃煤流量、風煤比、爐子冷卻水溫度及流量等過程參數進行監測和控制;輔助部分DCS控制系統對配料系統、物料輸送系統、余熱鍋爐系統、收塵系統及尾氣治理系統的溫度、壓力、流量等過程參數進行監測和控制。
         爐子DCS系統由兩個控制站及兩個操作站構成，有模擬量輸入點(AI點)55個，模擬量輸出點(AO點)15點，開關量輸入點(DI點)38點，開關量輸出點(DO點)23點。每個控制站的電源、CPU及通訊為冗余配置。
         輔助部分DCS系統由3個控制站及兩個操作站構成，有模擬量輸入點(AI點)86個，模擬量輸出點(AO點)26點，開關量輸入點(DI點)74點，開關量輸出點(DO點)41點。每個控制站的電源、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用
3.1  CENTUM CS1000控制系統簡介
         CENTUM CSI000控制系統最多可連接8個操作站，16個控制站，每個控制站最多可安裝5個卡件箱，每個卡件箱可插卡件的數量根據卡件類型的不同而不同。本系統需使用的卡件有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)接點輸入模件、ADM52 T多通道(32通道)接點輸出模件。卡件箱型號為AMN31，每個卡件箱最多可插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系統卡件及檢測儀表選型
         爐子DCS控制系統中，模擬量輸入點檢測設備有EJA的壓力變送器、羅斯蒙特的多變量流量計、日本橫河的電磁流量計、超聲波流量計、低溫檢測元件及高溫檢測元件等，輸入信號包括兩線制變送器的標準4-20 rnA (17點)信號、1-5 V電壓輸入信號(10點)、電阻信號(21點)及熱電偶mV信號(7點);模擬量輸出信號(26點)全部為標準4-20 mA信號。
         如果按照上述信號類型選擇CENTUM CS 1000的模件，需要使用AAM 11模件18件(16個控制回路)，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、輸出通道26個;數字量輸入通道64個、輸出通道32個;需要卡件箱11個，因此需要控制站3個。由于本設計在儀表設備選型時，全部選用了一體化溫度變送器，因此送入DCS控制系統的信號全部是標準4-20 mA信號，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、輸出通道26個;數字量輸入通道64個、輸出通道32個;需要卡件箱10個，因此只需要控制站2個。

3.3車甫助部分DCS系統卡件及檢測儀表選型
         在輔助部分DCS控制系統中，模擬量輸入點檢測設備有EJA的壓力變送器、日本橫河的電磁流量計、超聲波物位計、低溫檢測元件及高溫檢測元件等，輸入信號包括兩線制變送器的標準4-20 mA (52點)信號、1-5V電壓輸入信號(14點)、電阻信號(8點)及熱電偶mV信號(12點);模擬量輸出信號(26點)全部為標準4-20 mA信號。本設計中這部分檢測設備按照上述信號類型來選擇CENTUM CS 1000的模件，需要使用AAM 11模件16件(14個控制回路)，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、輸出通道29個;數字量輸入通道96個、輸出通道64個;需要卡件箱11個，因此需要控制站3個。
         如果儀表設備選型時，溫度測量設備全部選用一體化溫度變送器，那么送入DCS控制系統的信號全部是標準4-20 mA信號，而卡件選擇則是:AAM模件16個，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、輸出通道29個;數字量輸入通道96個、輸出通道64個;需要卡件箱10個，因此只需要控制站2個。

4結語
          從上述比較中可以看出，溫度測量設備使用一體化溫度變送器，不但使進入DCS系統的信號全部統一為標準4-20 mA電流信號，大大簡化了系統的結構，方便日常維護及管理，而且能大大減少控制系統的投資。表面上增加了檢測儀表的投資，但從整個控制系統看，兩個系統均由于使用了一體化變送器而減少了一個控制站。每個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CENTUM CS 1000控制站約合人民幣12萬余元，每個控制系統可因此節約人民幣約10萬余元。在有色金屬冶煉過程控制系統中，檢測點少，控制、調節回路少是這一類控制系統的特點之一。因此，此類DCS控制系統的設計及選型應緊湊，控制靈活，操作方便，在滿足使用目的的前提條件下，盡可能節約投資，使DCS控制系統在有色冶煉過程中更具生命力!為企業創造更多的效益。