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摘要：介紹I/A集散系統在80*104t/a重油催化裂化裝置中的應用，程序設計和控制系統的實現方法。
關鍵詞：催化裂化；集散系統；軟件設計

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，原產量60萬噸/年，1997年裝置改造擴建成80萬噸/年，一直是該公司的關鍵裝置。工藝流程主要包括反應―再生、分餾、吸收穩定、產品精制四大部分，另外還包括四機組和氣壓機以及其它輔助設備。此次DCS改造包括前四部分和機組的常規控制部分。裝置和機組的聯鎖由ESD來完成。

2  改造原因

    該裝置原先采用的是FC系列數字式調節器、指示儀和RE10記錄儀，經過較長時間的使用，還存在大量問題。主要表現為以下幾點：
    ?  設備老化，故障率高，可靠性差
    由于數字式調節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。
    ?  操作復雜
    原來的調節器全部固定在表盤上，安裝比較分散。發生緊急情況時，相互之間很難協調。
    ?  無法實現優化的控制方案，很難提高自控率
    對于裝置的幾個復雜回路，使用常規的PID調節器很難達到控制效果，目前，國內外已成功應用的先進算法有很多，但使用常規調節器都無法實現。另外，針對提高催化產品質量和收率的多種優化控制方案，也只能通過DCS來實現。
    ?  裝置運行數據收集困難
    老式記錄儀不論從精度還是可靠性上，都無法滿足當前的技術統計的需要。在查找故障原因和總結操作經驗等工作中，存在極大的不便。
    ?  不能滿足企業信息化管理的需要
    數字化調節器和顯示儀表沒有標準的網絡通訊接口，無法與企業信息網通訊，極大地阻礙了該公司企業信息化管理的進程。
    基于以上原因，該公司引進了上海福克斯波羅公司的I/A系統，在裝置檢修期間將系統安裝，并投入使用。

3  系統配置

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

4  組態工作

    除了常規控制回路和顯示回路的組態外，為方便操作和更好地實現設計意圖，該公司作了一些特殊的處理工作。
4.1  風格獨特的控制面板
    為了方便操作，每一個控制回路都對應各自的overly面板圖。每一個面板都集成了該回路的各種狀態以及操作按鈕。在流程圖上點擊該回路，即彈出對應面板，可任意進行調整操作，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，避免了使用系統變量而相互干擾的現象。
4.2  實現串級回路的無平衡-無擾動切換
    按照系統資料提供的標準串級連接，在副回路由本地（LOCAL）狀態切到串級（REMOTE）之前，對主回路的輸出要先進行平衡，使之接近副回路的設定值，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，使主回路輸出強行跟蹤副回路的設定值，在進行L―>R的切換時，作到了無平衡-無擾動。實際應用效果非常好。
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。這次組態在總結以前操作經驗的基礎上，決定嘗試新的方案。分餾塔底液位LICA201與上返塔流量FRC205串級調節；塔底溫度TIC231與下返塔流量FRCA205A經開關選擇控制下返塔調節閥。當溫度處于310℃和330℃之間時，FRCA205A由開關選擇后控制調節閥控制流量，溫度在此范圍之外時由TRC231控制調節閥來調節溫度。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置死區，即溫度在死區內變化時，控制不切換。切換開關以及死區的計算是由CALCA塊編程實現的。
4.4  小型催化劑加料系統
    催化劑加料系統由一個兩位式加料開關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，每次計時結束發出一上升沿信號，觸發下一模塊進行計時，如此循環。
4.5  實時報表的實現
   該公司的日報表的格式要求本日內，每到整點所有點的瞬時值記錄一次，一天記錄24組數據。這樣使用報表編寫器的現有功能不能直接得到滿意結果。使用濃縮組的計算技巧實現了此功能。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，其實只是當前采樣值。但該值的時間標記被定為前1小時。在編輯報表時，報表的時間欄通過手工輸入，將時間對應錯位一小時，即得到準確結果。

5  應用效果 

    由于檢修時間緊迫，系統就位后，僅用了3天時間，將系統調試完畢交付使用。該系統投用以后，經過實際運用，該DCS系統顯示了極大的優越性。
    集中管理分散控制的系統結構，保證了對生產過程監控的可靠性。系統配置的現場總線組件FBM對于模入/模出信號均采用變壓器耦合與光電雙重冗余。數字量點采用成對隔離。這都保證了故障對系統的影響最小。同時，系統CP的運算負荷可通過算法模塊的相位進行調整，保證了數據運算的安全性。
    控制方案修改更加靈活，使用數字調節器時，如果想在現有接線的情況下修改控制方案，必須經過調節器編程、盤后增加電纜接線，必要時還要增加繼電器等復雜工序。現在使用DCS只需修改組態，改變參數即可。并且可以在線修改，不需切除相關回路，作到了沒有擾動，保證了生產的正常進行，提高了裝置的安全系數。
    監控手段更加安全可靠，使用DCS 操作臺進行實時監控，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，再加上靈活的球標操作，使操作人員的工作更加直觀、簡便，避免了長時間操作產生的勞累。在處理緊急情況時，節約了寶貴的時間。
    提高了自控率，靈活的組態手段使操作人員能隨時根據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果進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%。
    該系統遵循標準的通訊協議，具備開放的系統網絡接口，隨著該公司信息網的逐步建立，可隨時實現各裝置的數據共享。