项目管理人员继续教育论文-中级-锅炉DCS控制系统-王兴杰-375090226 - 图文

项目管理人员继续教育论文

昆明冶研新材料股份有限公司

3000t/a多晶硅产业化项目65t/h锅炉DCS控制系统

王兴杰－【证书编号：375090226】

2015年2月6日

摘要：昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统选用德国西门子的PCS7系统。德国西门子的PCS7系统为国际先进的、具有开放性网络结构、高可靠冗余的离散控制系统，具有先进可靠的硬件和软件，又有成熟、有效的高级应用软件包，可满足大规模化工企业生产、控制、优化管理的需要。

关键词：昆明冶研 锅炉 DCS PCS7 项目管理

1. 锅炉DCS控制系统介绍

1.1 概述

本套锅炉DCS选用德国西门子的PCS7系统。德国西门子的PCS7系统为国际先进的、具有开放性网络结构、支持OPC开放标准和现场总线技术标准、操作和工程技术环境标准化、高可靠冗余的离散控制系统，具有先进可靠的硬件和软件，又有成熟、有效的高级应用软件包，可满足大规模化工企业生产、控制、优化管理的需要。

1.2 系统功能说明

本控制系统可分为工程师站、操作员站、自动化系统、网络和现场I/O站等几个部分。在操作员站中，可实现控制系统的监控操作功能（操作、显示、报表、报警、趋势），可以根据需要采用客户机/服务器的结构，实现冗余和备用的功能。 工程师站用于系统的组态和维护，自动化系统完成回路控制和逻辑顺序控制，现场I/O站位于工业现场直接采集现场仪表的信号，控制现场的执行机构，直接与过程连接。网络则把控制单元与操作员站、工程师站以及管理网络连接起来。

系统各部分功能：

工程师站：完成对系统中所有设备的编程和组态，在系统运行时可以作为操作员站使

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用。

操作员站：提供全汉化人机界面，完成系统监控功能。 自动化系统：使用 SIMATIC 控制器完成回路调节和逻辑运算。 现场I/O站：使用现场总线技术，在设备现场与过程接口。

现场总线ProfiBus：符合EN50170标准，用作自动化系统与现场I/O站之间通讯。 工业以太网：符合IEEE802.3 标准，用来实现客户机/服务器机构， 提供PCS7与管理系统的接口。

1.3 锅炉DCS控制系统网络架构图

本系统采用冗余AS414-4H CPU三套，通过高速的工业以太网与系统的操作站或工程师站相连接，通过符合IEC（61158）控制网络标准的冗余PROFIBUS－DP现场总线与ET200分布式I/O站连接。电源、CPU、以太网卡以及DP总线均按1：1冗余配置，部分I/O采用模板1：1冗余。采用CP441 RS485接口，通过MODBUS RTU协议，实现与第三方设备的通讯。

本自控系统现场控制站的中央控制器采用冗余设计，它由2套S7－400型中央控制器组成。它们预装有冗余软件，并通过一个通讯接口实现相互连接。在系统正常的运行中，

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当某个中央控制器出现故障时，另一个中央控制器能自动接管所有的工作，保证了系统继续正常运行。因此系统现场控制站的S7－400中央控制器具有很好的冗余性能。

2. 锅炉DCS系统控制策略

根据昆明冶研新材料股份有限公司建设多晶硅项目部65t/h锅炉DCS控制系统整体运行特点，控制策略主要考虑三个主要功能：

（1）数据采集和处理（DAS）功能 （2）模拟量调节控制（MCS）功能 （3）顺序控制（SCS）和联锁。

2.1 DAS数据采集与数据处理

2.1.1 DAS系统概述

在本控制系统中，DAS系统由数据采集站，TCP/IP高速数据通讯网络、操作站和工程师站组成。DAS系统通过I/O卡直接从过程对象中获取数据，也可以通过TCP/IP或从其它子系统如MCS、SCS站采集和处理所有与机组有关的测点信号及设备状态信号。在操作站上进行生产过程的集中监视和操作。

2.1.2 DAS 数据采集与数据处理功能

2.1.2.1

显示

本控制系统有强大的显示功能和丰富的显示画面，CRT文字显示为中文。根据画面的制作方式可分为组态生成的标准画面和由用户制作的流程图画面。机组运行人员可以通过操作站上显示的各种画面实现对机组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，数据和状态更新周期为每秒一次。显示的颜色或图形能随过程状态的变化而变化。

本控制系统的过程变量和内部中间变量（自定义）具有数显、状态变化显示、棒状图、趋势图等多种显示方式，而且可以根据用户需要每一个变量可同时具有多种显示方式，这个数据可以被任何画面引用。数显或状态显示是一种常规的数据显示方法来表示某一位号的数值或状态。

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总体上可将画面分成三层结构，第一层总貌画面（即厂区级显示画面），第二层控制分组画面（即功能组显示画面或成组显示画面），第三层为调整画面（即细节显示画面）。利用鼠标点中或操作员键盘选定上一层有关的功能块即可进入下一层画面。总貌画面层还可细分为若干层子总貌画面。在总貌画面上点中有关的信息块可进入其他画面，如流程图、趋势图等等标准画面。 2.1.2.2

记录

记录功能可由程序控制启动也可由运行人员的指令启动。在数据库中的所有过程点均可进行记录。

(1) 定期记录：定期记录包括交接班记录、日报表和月报表。对于交接班记录和日报表,

本控制系统可提供足够的预选的变量记录,间隔为一小时。对月报表也可提供预选变量的记录,间隔为一天。在每一个交接班后、每一天和每一月结束时自动记录打印。 (2) 运行人员操作记录：本控制系统可提供集控室运行人员的操作记录及其操作的精确

时间。通过对操作行为的准确记录,可便于分析运行人员操作意图,分析机组的事故原因。

(3) 跳闸记录：本控制系统可提供跳闸后的分析记录。当机组跳闸时,程序打印出表征机

组主设备的100个变量在事故前后十分钟的完整记录,其中,对压力、流量等快速反应的参数,按1秒钟的记录间隔记录。

(4) 操作员记录：本控制系统可根据指令能启动操作员记录。可以预先选择记录打印的

间隔,也可以直接进行打印记录。 2.1.2.3

历史数据存储及检索(HSR)

历史数据记录就是为了获得较长一段时间的信息。HSR系统最小容量为10G。至少能存储1000点输入点。随时对重要的状态变化或数值改变进行记录。本控制系统可提供能长期存储信息的磁带或光盘、按指令在CRT或打印机上显示和打印。

2.2 MCS模拟量调节控制功能

本机炉协调控制具有负荷控制(包括锅炉基本负荷、汽机基本负荷、功率等)、燃烧控

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制、一次风控制、风量控制、燃料与风量最大偏差限制、二次风控制、炉膛压力控制、给水控制、主汽汽温控制等功能，从而保证了机炉运行时的协调配合，使机组经济安全的运行。

2.2.1 基本特点

(1) 控制系统包括由微处理器构成的各个子系统，这些子系统各自独立有相互协调地对

母管制机组及辅机系统的调节控制。

(2) 控制系统满足机组安全启、停及恒压、滑压运行的要求。

(3) 控制系统划分为若干个子系统，子系统设计遵守“独立完整”的原则，以保持数据

通讯总线上信息交换量最小。

(4) 冗余组态的控制系统，在控制系统局部故障时，不引起机组的危急状态，并将这一

影响限制到最小。

(5) 控制的基本方法是直接并快速地响应代表负荷或能量指令的前馈信号，并通过闭环

反馈控制，对该信号进行静态精确度和动态补偿的调整。

(6) 控制系统具有一切必要的手段，自动补偿及修正机组的瞬态响应及其它必需的调整

和修正。

(7) 在自动控制范围内，控制系统能处于自动方式而不需任何性质的人工干预。 (8) 控制系统能调节控制装置应达到规定的性能保证指标，控制设备实现性能要求的能

力不受到控制系统的限制。

(9) 控制系统能操纵被控设备，特别是低负荷运行方式的设备，其自动方式能在从最低

不投油稳燃负荷到满负荷范围内运行。

(10) 如系统某一部分必须具备的条件不满足时，联锁逻辑阻止该部分投“自动”方式；

同时，在条件不具备或系统故障时，系统受影响部分不再继续自动运行。 (11) 控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的，还是由联锁系统自动的，均平

滑进行，不引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正。

2.2.2 自动调节系统

根据本项目锅炉的结构和运行特点，模拟量自动调节系统主要包括如下几套控制系统：

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(1) 主蒸汽压力控制系统 (2) 给煤量控制系统 (3) 总风量调节系统 (4) 一次风量调节系统 (5) 二次风量调节系统 (6) 主汽温度调节系统 (7) 床温调节控制系统 (8) 炉膛压力调节 (9) 汽包水位控制系统 (10)点火油压力控制 (11)除氧器水位控制 (12)除氧器压力控制 (13)凝汽器热井水位控制 (14)低加液位控制 (15)减温减压器温度控制 (16)减温减压器压力控制

2.2.3 主蒸汽压力控制系统

循环流化床锅炉维持主汽压恒定是最基本的控制要求，汽轮机或热用户的蒸汽用量发生变化时，主汽压力就会产生波动。此时为了维持主汽压恒定，必须改变进入锅炉的燃料量和助燃空气量。即要求燃烧系统自动调节，在扰动下能迅速恢复稳定。

当机组按单元制运行时，采用主汽压力控制系统进行锅炉主控。在主汽压力控制系统中，通过调节入燃料量来控制主蒸汽压力，以满足机组的运行要求。由于入炉燃料量是影响床温的重要因素之一，故在构造主汽压力控制方案时把床温的影响也纳入控制方案中。床温增加减少燃料量，床温降低则增加燃料量。由于循环流化床锅炉运行时床温可以在一定范围内波动，故在上述控制方案中设置了不调温死区，即床温在该死区内时不改变燃料供给量。由于主蒸汽流量变化直接反映了机组负荷变化，故在上述控制方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后直接加到控制输出上，通过前馈形式提高系统的响应速度。

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2.3 SCS顺序控制及联锁保护功能

所谓的SCS顺序控制功能，是指对于设备运行过程中，那些按照工厂运行规程的要求，根据生产工艺的需要，有步序的对锅炉辅助设备只进行开关量操作，采用的逻辑程序运算的自动控制功能。因而，在实际运行过程中，只要具备完善的信号测量、以及具备可远方电动操作的一系列相关设备的开、关状态控制和设备的启、停操作，以及各相关设备的联锁保护，都可以采用本控制系统进行逻辑运算，从而由软件程序来实现自动的顺序控制。

3. 项目实施管理

在项目管理过程中我充分利用了现代项目管理的先进技术、系统知识、工具以及我多年实践积累的技能和管理经验。在项目生命周期的启动阶段、规划阶段、执行阶段、控制和监督阶段和收尾五个阶段采用九个知识领域的科学管理方法的指导和实践，进行高效的项目过程管理，以确保项目成功，最大限度地满足甲方的需求和确保工程质量与工程进度。

3.1 项目管理的具体方法

1）合理安排项目的进度，有效使用本公司的资源，确保项目能够按期完成。通过项目管理中的工作分解结构WBS、网络图和关键路径PDM、资源平衡、资源优化等一系列项目管理方法、技术和工具，及时地制定出项目的任务组成，合理安排各项任务的先后顺序，有效安排资源的使用，特别是项目中的关键资源和重点资源，从而保证项目的顺利实施。

2）降低项目风险，提高项目实施的成功率。通过风险管理有效降低项目的不确定因素对项目的影响。

3）在项目实施过程中，需求的变更是正常的、也是经常发生的。设立变更控制委员会（CCB）和变更控制系统，有效地降低项目范围和需求的变更对项目的影响，保证项目顺利实施。

4）项目人力资源管理

① 根据本项目实施技术要求高、施工周期长的特点，组建项目团队。

② 加强项目的团队建设：建立合理的绩效考评体系，通过激励、团队合作等方法，调动员工的工作积极性、激发员工自我提升的愿望，增强团队合作精神、提高团队的战斗力、

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提高员工和项目团队的工作绩效；加强对管理人员和员工进行管理理论和技术的培训，使项目团队每个人的工作都有章可循，所做每件事情都有依据规则，从思想上、组织上、管理工具与方法上奠定良好的基础，使项目管理与企业管理形成有机互补，共同作用于本项目的生产实践中，创造最好的经济效益和社会效益。

③ 项目团队管理：跟踪成员和团队的执行情况，建立反馈和协调机制，提高项目绩效，保证项目的实施进度。

5）建立完善的信息与文档管理体系，各个项目在其执行过程中会产生很多报告、合同、图纸、照片、音像、项目总结等文档资料。项目文档可反映项目进展状况，能及时通报出现的问题，提出解决的方法，起到组织、监控及评估项目的作用，也转换为公司的财富，为以后的项目提供很有价值的参考资料。

3.2 项目组织架构

考虑到本项目的施工周期比较长、智力密集、技术要求高，为充分利用公司的人力资源和其它的资源，减少了部门间工作的冲突，增加横向沟通，确保项目顺利实施，本项目在公司内部采用矩阵式结构管理，强化了项目经理的权力，项目经理对项目的结果负责。

3.2.1 成员职责

(1) 项目经理

履行对项目的计划、组织、指导和控制。

负责协调甲、乙两方关于工程实施的所有事项，向项目组成员传达甲方对工程的要求和意图；负责整个投标书所有设备的订购和供货计划；安排项目组成员具体工作内容，核查项目开发的技术文件，包括：控制系统设计的可行性、合理性，工程图纸的正确性、形式，实施中注意事项；参加设计联络会及现场工程例会，传达例会精神；代表我公司安排工程项目竣工验收。

(2) 设计开发工程师

负责整个工程的设计、出图、实施中的技术问题，负责人机界面、控制系统应用软件的设计与编制、现场施工和调试、资料汇编与移交、系统各阶段验收、工程进度安排、工

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程项目竣工验收。

(3) 调试/测试工程师

承担整个工程实施中的技术审查和各阶段的测试，包括：控制系统设计的可行性、合理性、工程图纸的正确性、形式；成套控制系统的工厂调试和出厂测试；负责文档编制。

(4) 现场实施工程师

承担工程的现场施工、调试等实施过程中的所有事项，协调各方业务关系，控制现场施工进程和质量、工程项目竣工验收。

(5) 质量控制与安全工程师

负责原材料的入库检验，控制系统在集成与现场施工过程中的质量监督与控制，负责系统在现场安装、调试期间的安全生产条例的实施和监督。

3.3 质量管理程序

为了使项目在规定的时间、范围、预算和要求的质量下，达到业主的期望，我参考了“集成的过程能力成熟度模型CMMI LEVEL3”和根据“ISO9000国际质量认证体系”，在项目实施过程中推行全面质量管理，主要遵循以下三个过程。

(1) 质量规划：针对本项目和合同要求制定符合本项目专门的质量标准、措施、资源和

活动顺序，为项目的质量保证、质量控制和质量提高提供措施，为项目完全达到并满足用户的期望奠定基础。

(2) 质量保证：质量保证活动涉及企业内部各个部门和各个环节。从设计开始到销售服

务后的质量信息反馈为止。设立专职QA人员，通过对那些影响质量的质量体系要素进行一系列有计划、有组织的评价活动，确保用户的利益和对质量的要求，保证项目本身性能的可靠性、耐用性、可维修性等。

(3) 质量控制：为保证成套系统在生产过程和出厂质量达到质量标准，设立专职QC人

员采取的一系列作业技术检查和有关活动，监督项目的具体实施结果，判断是否符合质量标准并确定消除产生不良结果的方法，实施质量控制。

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3.4 项目质量保证

本项目的质量管理是按照质量规划、实施质量保证、实施质量控制三步进行。项目质量通过制定质量方针、建立质量目标和标准，并坚持在项目生命周期内持续使用质量计划、质量控制、质量保证和过程的持续改进等措施来落实质量方针，确保质量目标的实现，最大限度地满足客户的需求。

我在整个工程项目实施中严格执行ISO9000的操作规范，对元件采购、验收、入库、保存、调试、成品出厂检验、包装、运输、现场安装、调试、投运及售后服务的全过程进行监督和控制。

质量管理的过程控制，不单是在设计、制造过程加强质量控制，要将此延伸到制造的上下游环节。如对原材料采购、技术研发、物流、售后服务等环节进行控制。实践表明，质量事故的酿成，主要是由于技术研发不过关、原材料不合格造成的。加强技术研发的把关、原材料采购的把关。

-------------------- 参考文献：

[参考文献内容，300字以内]

1) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统软件概要设计》 2) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统软件详细设计》 3) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统需求说明书》 4) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统设计说明书》 5) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统测试计划》 6) 《昆明冶研新材料65t/h锅炉DCS控制系统测试程序》

作者简介：

[作者简介，300字以内]

作者王兴杰2003年毕业于石家庄铁道学院机械设计制造及其自动化专业。2006年来到深圳市达英和自动化工程有限公司工作，主要从事工业控制系统方面的设计和现场项目管理工作。精通工业控制系统设计；精通AB和西门子PLC系统应用；熟练应用各种组态软件；有丰富的工业控制系统集成和项目管理经验。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4fit.html