磷酸生产过程的FCS设计

【摘 要】FCS系统作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。此套系统基于FF总线。在此论述了磷酸生产过程的FCS系统设计。FCS系统包括硬件及软件，主要硬件有控制器(AC800F)、工程师站、HSE、智能现场仪表。

【关键词】FCS；磷酸；FF

1、概述

计算机和网络技术的飞速发展，引起了自动化控制系统结构的变革，一种世界上最新型的控制系统即现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）在上世纪九十年代走向实用化，并正以迅猛的势头快速发展。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正越来越受到国内外自动化设备制造商与用户的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域在过程控制系统上带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。

FCS可以说是第五代过程控制系统，是由PLC（Programmable Logic Controller）或DCS（Distributed Control System）发展而来的。FCS与PLC及DCS之间有千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术（Communication，Computer，Control）的融合。基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

该系统采用双绞线、光缆或无线电方式传输数字信号，减少大量导线，提高了可靠性和抗干扰能力。FCS从传感器、变送器到调节器一直是数字信号，这就使我们很容易地处理更复杂、更精确的信号，同时数字通信的差错功能可检出传输中的误码。

基于以上FCS系统的优点，在磷酸装置设计使用了FCS系统。

2、磷酸工艺介绍

磷酸装置采用多格方槽反应槽、低位闪蒸冷却、强制循环真空蒸发浓缩二水法生产工艺。磷酸装置有五部分工序组成：反应工序、过滤工序、浓缩和氟回收工序、尾气洗涤工序、酸存储工序。

①磷矿、硫酸和磷酸在反应槽中进行化学反应，生成二水物硫酸钙结晶和磷酸。

②过滤工序

过滤工序将反应料浆中的磷酸与二水物硫酸钙结晶分离得到磷酸。

③浓缩及尾气洗涤工序

浓缩工序采用但系列生产系统，浓缩和氟回收工序将过滤得到的稀磷酸浓缩成浓磷酸，并将过程中排出的含氟气回收制得一定浓度的氟硅酸溶液。

来自反应槽、消化槽的尾气，首先进入一个高校文丘里洗涤器。经过洗涤除氟后再进入第一洗涤塔，在第一洗涤塔内经过循环洗涤后，与过滤机尾气一起通过反应尾气风机送入第二洗涤塔，在第二洗涤塔内经过两级洗涤后，尾气含氟量符合排放标准，由洗涤塔顶部的排气管排入大气。

④酸贮存工序

酸贮存工序包括稀磷酸贮存、浓磷酸贮存、清洗液贮存以及硫酸贮存，并将上述各酸送往各有关工序或界区。

3、磷酸装置现场仪表选型

经过对磷酸工艺流程的了解及我们所设计系统，基于FF总线的FCS系统的要求。我们所选型的压力变送器、差压变送器、流量、及液位测量仪表都是FF总线型仪表。

4、磷酸生产过程的FCS系统的配置

本系统采用冗余控制器及冗余高速以太网增加了整个系统的可靠性，本系统硬件组成有台工程师站、操作站、控制器、HSE、FF电源母板、支持FF总线的智能现场仪表。

工程师站操作员站配置为DELL 760MT，控制器为冗余AC800F现场总线控制器，HSE为FF总线HSE-H1连接服务器，FF电源母板为基金会现场总线电源/功率调节器FFPS的MB-FB-4R。支持FF总线的智能现场仪表有ABB 691HT型压力变送器、E+H Proline Prowirl72型流量计等。工程师站配置Microsoft Windows XP Professional Service pack2系统，组态软件采用ABB Freelance 800F组态软件。此软件不仅可用于自动化过程级控制的组态，还可以完成操作员级画面、记录与归档画面的组态；同时还是一种高性能的过程调试工具。此软件具有丰富的功能模块库，用于实现不同的控制、通讯及运算等需求，此外还支持用户自定义功能块，方便用户组态；组态程序采用项目树结构，生成方便，结构清晰，方便用户对组态程序的调用及修改。

基于现场总线的FCS是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统，在生产过程实现自动化和信息化的今天，FCS系统将是未来工业自动化的发展趋势。

参考文献

[1]青海省云天化国际化肥有限公司磷复肥项目12万吨/年磷酸可行性研究,2008年1月 ABB Freelance800F软件帮助文件.