摘要：介紹I/A集散系統(tǒng)在80*104t/a重油催化裂化裝置中的應(yīng)用，程序設(shè)計和控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：催化裂化；集散系統(tǒng)；軟件設(shè)計

Abstract：This paper introduces the application of I/A DCS in the 80*104t/a REFCCU.The design of software and implementation of the controlling system are also discussed.
Key words：FCCU; DCS; software design

1  前言

    中油遼河石化分公司的催化裝置建于1992年，原產(chǎn)量60萬噸/年，1997年裝置改造擴(kuò)建成80萬噸/年，一直是該公司的關(guān)鍵裝置。工藝流程主要包括反應(yīng)―再生、分餾、吸收穩(wěn)定、產(chǎn)品精制四大部分，另外還包括四機(jī)組和氣壓機(jī)以及其它輔助設(shè)備。此次DCS改造包括前四部分和機(jī)組的常規(guī)控制部分。裝置和機(jī)組的聯(lián)鎖由ESD來完成。

2  改造原因

    該裝置原先采用的是FC系列數(shù)字式調(diào)節(jié)器、指示儀和RE10記錄儀，經(jīng)過較長時間的使用，還存在大量問題。主要表現(xiàn)為以下幾點：
    ?  設(shè)備老化，故障率高，可靠性差
    由于數(shù)字式調(diào)節(jié)器本身的使用壽命及制造工藝等因素，再加上部分儀表已臨近使用周期，故障頻繁；同時，許多復(fù)雜回路均采用電纜以及繼電器等元件的硬連接，大大降低了可靠性。
    ?  操作復(fù)雜
    原來的調(diào)節(jié)器全部固定在表盤上，安裝比較分散。發(fā)生緊急情況時，相互之間很難協(xié)調(diào)。
    ?  無法實現(xiàn)優(yōu)化的控制方案，很難提高自控率
    對于裝置的幾個復(fù)雜回路，使用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器很難達(dá)到控制效果，目前，國內(nèi)外已成功應(yīng)用的先進(jìn)算法有很多，但使用常規(guī)調(diào)節(jié)器都無法實現(xiàn)。另外，針對提高催化產(chǎn)品質(zhì)量和收率的多種優(yōu)化控制方案，也只能通過DCS來實現(xiàn)。
    ?  裝置運行數(shù)據(jù)收集困難
    老式記錄儀不論從精度還是可靠性上，都無法滿足當(dāng)前的技術(shù)統(tǒng)計的需要。在查找故障原因和總結(jié)操作經(jīng)驗等工作中，存在極大的不便。
    ?  不能滿足企業(yè)信息化管理的需要
    數(shù)字化調(diào)節(jié)器和顯示儀表沒有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口，無法與企業(yè)信息網(wǎng)通訊，極大地阻礙了該公司企業(yè)信息化管理的進(jìn)程。
    基于以上原因，該公司引進(jìn)了上海福克斯波羅公司的I/A系統(tǒng)，在裝置檢修期間將系統(tǒng)安裝，并投入使用。

3  系統(tǒng)配置

    本系統(tǒng)的主要硬件有:
    ?  應(yīng)用處理機(jī)AW51D及其外設(shè)（2臺）；
    ?  操作站處理機(jī)WP51D及其外設(shè)（5臺）；
    ?  控制處理機(jī)CP40（3對容錯）；
    ?  通訊處理機(jī)COM10（1臺）；
    ?  支持MODBUS協(xié)議的與ESD/PLC系統(tǒng)通訊的集成處理機(jī)IT30（1臺）；
    ?  相應(yīng)的現(xiàn)場總線組件FBM（共124塊，其中有32對冗余）以及其它配件。
    所有處理機(jī)都連接在冗余的節(jié)點總線上，通訊速率為10MB/s，CP40與FBM通過冗余的現(xiàn)場總線相連接，通訊速率為268.75KB/s。
    除此之外，應(yīng)用處理機(jī)AW51D還提供與MIS網(wǎng)絡(luò)通訊的Ethernet接口。可與符合TCP/IP協(xié)議的MIS網(wǎng)絡(luò)上的PC機(jī)實現(xiàn)管控一體化，就是MIS網(wǎng)上的操作人員能夠作到裝置實時流程圖監(jiān)視、實時和歷史數(shù)據(jù)采集。
    I/O點總計667點，其中模擬輸入信號106點、模擬輸出信號114點進(jìn)行冗余配置。
    應(yīng)用處理機(jī)和操作站處理機(jī)均采用SUN公司64位Ultra SPARC II RISC工業(yè)級工作站，CPU時鐘頻率333MHz。軟件版本為V6.1版以上。

4  組態(tài)工作

    除了常規(guī)控制回路和顯示回路的組態(tài)外，為方便操作和更好地實現(xiàn)設(shè)計意圖，該公司作了一些特殊的處理工作。
4.1  風(fēng)格獨特的控制面板
    為了方便操作，每一個控制回路都對應(yīng)各自的overly面板圖。每一個面板都集成了該回路的各種狀態(tài)以及操作按鈕。在流程圖上點擊該回路，即彈出對應(yīng)面板，可任意進(jìn)行調(diào)整操作，并且該面板可隨意拖放至任何位置。如此處理后，流程圖可更加組織緊湊，也可更加直觀地同時操作幾個回路。每個面板的連接直接指向該BLOCK，避免了使用系統(tǒng)變量而相互干擾的現(xiàn)象。
4.2  實現(xiàn)串級回路的無平衡-無擾動切換
    按照系統(tǒng)資料提供的標(biāo)準(zhǔn)串級連接，在副回路由本地（LOCAL）狀態(tài)切到串級（REMOTE）之前，對主回路的輸出要先進(jìn)行平衡，使之接近副回路的設(shè)定值，然后切換才能保證無擾動。為避免這一問題，對主回路采用PIDX塊，再附以CACAL塊識別副回路的L/R狀態(tài)，使主回路輸出強(qiáng)行跟蹤副回路的設(shè)定值，在進(jìn)行L―>R的切換時，作到了無平衡-無擾動。實際應(yīng)用效果非常好。
4.3  分餾塔控制
    分餾塔的控制效果一直都是裝置操作的難題。這次組態(tài)在總結(jié)以前操作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，決定嘗試新的方案。分餾塔底液位LICA201與上返塔流量FRC205串級調(diào)節(jié)；塔底溫度TIC231與下返塔流量FRCA205A經(jīng)開關(guān)選擇控制下返塔調(diào)節(jié)閥。當(dāng)溫度處于310℃和330℃之間時，F(xiàn)RCA205A由開關(guān)選擇后控制調(diào)節(jié)閥控制流量，溫度在此范圍之外時由TRC231控制調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)溫度。為保證溫度在邊界上下晃動而引起頻繁切換，在上下溫度邊界分別設(shè)置死區(qū)，即溫度在死區(qū)內(nèi)變化時，控制不切換。切換開關(guān)以及死區(qū)的計算是由CALCA塊編程實現(xiàn)的。
4.4  小型催化劑加料系統(tǒng)
    催化劑加料系統(tǒng)由一個兩位式加料開關(guān)閥和壓力測量點組成。加料過程分為加料周期和臨時加料周期。分別需要設(shè)置加料時間、停止時間和臨時加料時間。時間的運算有ACCUM塊的周期采樣累加功能來實現(xiàn)，每次計時結(jié)束發(fā)出一上升沿信號，觸發(fā)下一模塊進(jìn)行計時，如此循環(huán)。
4.5  實時報表的實現(xiàn)
   該公司的日報表的格式要求本日內(nèi)，每到整點所有點的瞬時值記錄一次，一天記錄24組數(shù)據(jù)。這樣使用報表編寫器的現(xiàn)有功能不能直接得到滿意結(jié)果。使用濃縮組的計算技巧實現(xiàn)了此功能。每個點的在濃縮組中一小時采樣一次，濃縮時間也定為1小時，算法選擇AVG，這樣每次計算完畢后，其實只是當(dāng)前采樣值。但該值的時間標(biāo)記被定為前1小時。在編輯報表時，報表的時間欄通過手工輸入，將時間對應(yīng)錯位一小時，即得到準(zhǔn)確結(jié)果。

5  應(yīng)用效果 

    由于檢修時間緊迫，系統(tǒng)就位后，僅用了3天時間，將系統(tǒng)調(diào)試完畢交付使用。該系統(tǒng)投用以后，經(jīng)過實際運用，該DCS系統(tǒng)顯示了極大的優(yōu)越性。
    集中管理分散控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證了對生產(chǎn)過程監(jiān)控的可靠性。系統(tǒng)配置的現(xiàn)場總線組件FBM對于模入/模出信號均采用變壓器耦合與光電雙重冗余。數(shù)字量點采用成對隔離。這都保證了故障對系統(tǒng)的影響最小。同時，系統(tǒng)CP的運算負(fù)荷可通過算法模塊的相位進(jìn)行調(diào)整，保證了數(shù)據(jù)運算的安全性。
    控制方案修改更加靈活，使用數(shù)字調(diào)節(jié)器時，如果想在現(xiàn)有接線的情況下修改控制方案，必須經(jīng)過調(diào)節(jié)器編程、盤后增加電纜接線，必要時還要增加繼電器等復(fù)雜工序。現(xiàn)在使用DCS只需修改組態(tài)，改變參數(shù)即可。并且可以在線修改，不需切除相關(guān)回路，作到了沒有擾動，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高了裝置的安全系數(shù)。
    監(jiān)控手段更加安全可靠，使用DCS 操作臺進(jìn)行實時監(jiān)控，顯示操作相對集中，改變了過去控制盤分散的局面。彩色的高分辨率的顯示器和交互式流程畫面的操作，多種形式的窗口技術(shù)，再加上靈活的球標(biāo)操作，使操作人員的工作更加直觀、簡便，避免了長時間操作產(chǎn)生的勞累。在處理緊急情況時，節(jié)約了寶貴的時間。
    提高了自控率，靈活的組態(tài)手段使操作人員能隨時根據(jù)實際情況來確定控制方案，能實時觀察到控制效果并能和以前的控制結(jié)果進(jìn)行比較來確定新方案的合理性。裝置的自控率由原來的30%提高到了75%。
    該系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，具備開放的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口，隨著該公司信息網(wǎng)的逐步建立，可隨時實現(xiàn)各裝置的數(shù)據(jù)共享。