于浩

摘 要：針對(duì)輕汽油醚化工藝參數(shù)的復(fù)雜性和控制方案多樣性，提出將常規(guī)組態(tài)軟件與FST功能順序軟件相結(jié)合的辦法，比較好的實(shí)現(xiàn)了工藝要求的分程控制，順序控制，聯(lián)鎖控制等復(fù)雜控制。根據(jù)控制方案實(shí)施原理圖，詳細(xì)的給出了算法的實(shí)現(xiàn)步驟，裝置運(yùn)行至今，投用的復(fù)雜控制一直運(yùn)行良好。文章介紹了兩個(gè)控制方案，以期對(duì)以后利用PROVOX系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制提供借鑒。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜控制；分程控制；聯(lián)鎖控制；集散控制系統(tǒng)

引言

復(fù)雜控制大體可以分為三類：一類以提高響應(yīng)曲線指標(biāo)為目的，如串級(jí)、前饋、分程控制等；一類按照滿足特定的工藝要求而設(shè)計(jì)，如配方、批量、聯(lián)鎖控制等；還有一類是基于數(shù)學(xué)模型的先進(jìn)控制，如模糊、自適應(yīng)、神經(jīng)元控制等。烏魯木齊石化公司煉油廠引進(jìn)40萬噸/年輕汽油醚化裝置，其DCS控制系統(tǒng)采用的是美國Fisher-Rosemount的PROVOX系統(tǒng)。文章將選取裝置中的甲醇進(jìn)料緩沖罐分程控制、導(dǎo)熱油爐膨脹槽啟泵聯(lián)鎖這兩個(gè)復(fù)雜控制設(shè)計(jì)方案作為探討[1-2]。

1 分程控制

一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩臺(tái)甚至兩臺(tái)以上的控制閥?？刂破鞯妮敵鲂盘?hào)被分割成若干個(gè)信號(hào)范圍段，由每一段信號(hào)去控制一臺(tái)控制閥，稱為分程控制系統(tǒng)[3]。分程控制的場(chǎng)合有很多，總體上可以分為三種情況：（1）用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)；（2）用于控制兩種不同的介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求；（3）用作生產(chǎn)安全的措施。例如下面介紹的例子，為保證甲醇進(jìn)料緩沖罐壓力安全，而采用分程控制方案。

甲醇進(jìn)料緩沖罐的壓力由PV-2022A和PV-2022B共同控制，閥PV-2022A負(fù)責(zé)排放甲醇進(jìn)料緩沖罐內(nèi)的廢氣，調(diào)低壓力，為氣開閥；閥PV-2022B負(fù)責(zé)補(bǔ)充甲醇進(jìn)料緩沖罐內(nèi)的氮?dú)猓{(diào)高壓力，為氣關(guān)閥。兩個(gè)控制閥異向動(dòng)作，即隨著控制器輸出信號(hào)的增大或減小，一個(gè)控制閥開大，另一個(gè)控制閥則關(guān)小。調(diào)節(jié)器對(duì)這兩個(gè)閥實(shí)行分程控制，先打開進(jìn)氣閥，關(guān)閉放空閥，使罐內(nèi)的壓力升高，隨著壓力的升高，進(jìn)氣閥應(yīng)不斷的關(guān)小，甚至全關(guān)；如此時(shí)壓力還是超過限定值，則應(yīng)打開放空閥，使壓力回到設(shè)定值。為保證在壓縮空氣斷開時(shí)，儲(chǔ)罐館內(nèi)始終有氮?dú)?，進(jìn)氣閥PV-2022B應(yīng)該選用氣關(guān)式，而放空閥PV-2022A選氣開式。因此壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)選正作用，分程點(diǎn)為50%[4]。

在PROVOX系統(tǒng)通過調(diào)用其“功能順序表”FST軟件實(shí)現(xiàn)分程控制前[6]，首先應(yīng)在系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)LOOP控制回路點(diǎn)PIC-2022，兩個(gè)模擬量輸出AO點(diǎn)，分別控制PV-2022A和PV-2022B。然后，通過設(shè)置兩個(gè)AO點(diǎn)的工作模式，操作人員可以把分程控制方案設(shè)為手動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)程序控制，當(dāng)AO點(diǎn)處于計(jì)算機(jī)模式的時(shí)候，接受FST程序的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)AO點(diǎn)處于手動(dòng)模式時(shí)，可以由操作員手動(dòng)控制閥位的調(diào)節(jié)。

圖2 分程控制邏輯圖

FST編制程序如下：

01：DARD（F，%IVP：PIC-2022）

02：STSV（F1）

03：BRA（<=，50.0，LABEL1）

04：BRA（>，50.0，LABEL2）

05：END

LABEL1：/執(zhí)行進(jìn)氣閥曲線/

06：LDSV（6）

07：DAWT（I，MODE：PIC-2022B-AO）

08：LDSV（F1）

09：MUL（-2.0）

10：ADD（100.0）

11：STSV：（F2）

12：LDSV：（F2）

13：DAWT（F，SP：PIC-2022B-AO）

14：RDFAIL（I10）

15：END

LABEL2： /執(zhí)行放空閥曲線/

16：LDSV（6）

17：DAWT（I，MODE：PIC-2022A-AO

18：LDSV（F1）

19：STSV（F3）

20：LDSV（F3）

21：DAWT（F，SP：PIC-2022B-AO）

22：RDFAIL（I10）

23：END

2 導(dǎo)熱油爐膨脹槽啟泵聯(lián)鎖

導(dǎo)熱油爐負(fù)責(zé)為整個(gè)醚化裝置供油，導(dǎo)熱油的正常循環(huán)在產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)中起關(guān)鍵的作用。導(dǎo)熱油泵有三臺(tái)熱備，每臺(tái)導(dǎo)熱油泵的啟、停都涉及一個(gè)聯(lián)鎖控制。觸發(fā)導(dǎo)熱油爐膨脹槽啟泵聯(lián)鎖，開啟導(dǎo)熱油循環(huán)泵的條件有4個(gè)：正常運(yùn)行時(shí)AI點(diǎn)LISL-4301即D401-1的膨脹槽液位小于800mm；正常運(yùn)行時(shí)LISL-4301的顯示達(dá)到500mm時(shí)，DI點(diǎn)LSH-4301被觸發(fā)；停車卸油時(shí)，AI點(diǎn)LISH-4304即D408液位超高，即液位大于1350mm；DCS操作站上P406的軟開關(guān)DCD-P406被開啟。在未被旁路的情況下，只要一上四個(gè)條件有任一條件滿足，都將觸發(fā)聯(lián)鎖，使導(dǎo)熱油循環(huán)泵P406開啟，向膨脹槽中注冷油。

圖3 膨脹槽啟泵聯(lián)鎖邏輯圖

在系統(tǒng)調(diào)用其“功能順序表”FST軟件實(shí)現(xiàn)其膨脹槽啟泵聯(lián)鎖之前，我們?cè)谙到y(tǒng)中首先建立一DCD點(diǎn)DCD-PASS406，負(fù)責(zé)聯(lián)鎖程序的旁路開關(guān)，可以根據(jù)工藝操作需求在正常運(yùn)行或停車卸油時(shí)旁路掉其觸發(fā)條件；建立另一DCD點(diǎn)DCD-P406，設(shè)置為導(dǎo)熱油循環(huán)泵P406的軟按鈕來控制啟泵。

FST編制程序（部分）如下：

01：DARD（I，PV：DCD-PASS406）

02：BRA（=，1，A1）

03：BRA（=，2，A2）

04：BRA（=，3，A3）

05：BRA（=，4，A4）

06：END

A1： /沒有旁路開關(guān)的情況/

07：DARD（F，PV：AI-LISL-4301）

08：STSV（F1）

09：BRA（<=，800，LABEL1）

10：DARD（B，PV：DI-LSH-4301）

11：STSV：（B1）

12：BRA（=，TRUE，LABEL1）

13：DARD（F，PV：AI-LISH-4304）

14：STSV：（F2）

15：BRA（>=，1350，LABEL1）

16：END

A4： /觸發(fā)條件都被旁路掉的情況/

17：DARD（I，PV：DCD-P406）

18：STSV（I1）

19：BRA（=，1，LABEL1）

20：END

LABEL1： /聯(lián)鎖觸發(fā)后的動(dòng)作步驟/

21：LDSV（6）

22：DAWT（I，MODE：DO-XS-P406）

23：LDSV（TRUE）

24：DAWT（B，SP：DO-XS-P406）

25：LDSV（FLASE）

26： DAWT（B，SP：DO-XS-P406）

27：END

3 結(jié)束語

在輕汽油醚化裝置中利用PROVOX系統(tǒng)中的FST順序編寫軟件實(shí)現(xiàn)的功能還有很多，編寫的方案也有多種多樣，對(duì)于今后使用DCS設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、可靠的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制與聯(lián)鎖邏輯功能，我們還將繼續(xù)探討更好的可行性方案。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭忠云.應(yīng)用DCS優(yōu)化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2004（5）：29-30.