摘要：介绍I/A集散系统在80*104t/a重油催化裂化装置中的应用，程序设计和控制系统的实现方法。
关键词：催化裂化；集散系统；软件设计

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

    中油辽河石化分公司的催化装置建于1992年，原产量60万吨/年，1997年装置改造扩建成80万吨/年，一直是该公司的关键装置。工艺流程主要包括反应―再生、分馏、吸收稳定、产品精制四大部分，另外还包括四机组和气压机以及其它辅助设备。此次DCS改造包括前四部分和机组的常规控制部分。装置和机组的联锁由ESD来完成。

2  改造原因

    该装置原先采用的是FC系列数字式调节器、指示仪和RE10记录仪，经过较长时间的使用，还存在大量问题。主要表现为以下几点：
    ?  设备老化，故障率高，可靠性差
    由于数字式调节器本身的使用寿命及制造工艺等因素，再加上部分仪表已临近使用周期，故障频繁；同时，许多复杂回路均采用电缆以及继电器等元件的硬连接，大大降低了可靠性。
    ?  操作复杂
    原来的调节器全部固定在表盘上，安装比较分散。发生紧急情况时，相互之间很难协调。
    ?  无法实现优化的控制方案，很难提高自控率
    对于装置的几个复杂回路，使用常规的PID调节器很难达到控制效果，目前，国内外已成功应用的先进算法有很多，但使用常规调节器都无法实现。另外，针对提高催化产品质量和收率的多种优化控制方案，也只能通过DCS来实现。
    ?  装置运行数据收集困难
    老式记录仪不论从精度还是可靠性上，都无法满足当前的技术统计的需要。在查找故障原因和总结操作经验等工作中，存在极大的不便。
    ?  不能满足企业信息化管理的需要
    数字化调节器和显示仪表没有标准的网络通讯接口，无法与企业信息网通讯，极大地阻碍了该公司企业信息化管理的进程。
    基于以上原因，该公司引进了上海福克斯波罗公司的I/A系统，在装置检修期间将系统安装，并投入使用。

3  系统配置

    本系统的主要硬件有:
    ?  应用处理机AW51D及其外设（2台）；
    ?  操作站处理机WP51D及其外设（5台）；
    ?  控制处理机CP40（3对容错）；
    ?  通讯处理机COM10（1台）；
    ?  支持MODBUS协议的与ESD/PLC系统通讯的集成处理机IT30（1台）；
    ?  相应的现场总线组件FBM（共124块，其中有32对冗余）以及其它配件。
    所有处理机都连接在冗余的节点总线上，通讯速率为10MB/s，CP40与FBM通过冗余的现场总线相连接，通讯速率为268.75KB/s。
    除此之外，应用处理机AW51D还提供与MIS网络通讯的Ethernet接口。可与符合TCP/IP协议的MIS网络上的PC机实现管控一体化，就是MIS网上的操作人员能够作到装置实时流程图监视、实时和历史数据采集。
    I/O点总计667点，其中模拟输入信号106点、模拟输出信号114点进行冗余配置。
    应用处理机和操作站处理机均采用SUN公司64位Ultra SPARC II RISC工业级工作站，CPU时钟频率333MHz。软件版本为V6.1版以上。

4  组态工作

    除了常规控制回路和显示回路的组态外，为方便操作和更好地实现设计意图，该公司作了一些特殊的处理工作。
4.1  风格独特的控制面板
    为了方便操作，每一个控制回路都对应各自的overly面板图。每一个面板都集成了该回路的各种状态以及操作按钮。在流程图上点击该回路，即弹出对应面板，可任意进行调整操作，并且该面板可随意拖放至任何位置。如此处理后，流程图可更加组织紧凑，也可更加直观地同时操作几个回路。每个面板的连接直接指向该BLOCK，避免了使用系统变量而相互干扰的现象。
4.2  实现串级回路的无平衡-无扰动切换
    按照系统资料提供的标准串级连接，在副回路由本地（LOCAL）状态切到串级（REMOTE）之前，对主回路的输出要先进行平衡，使之接近副回路的设定值，然后切换才能保证无扰动。为避免这一问题，对主回路采用PIDX块，再附以CACAL块识别副回路的L/R状态，使主回路输出强行跟踪副回路的设定值，在进行L―>R的切换时，作到了无平衡-无扰动。实际应用效果非常好。
4.3  分馏塔控制
    分馏塔的控制效果一直都是装置操作的难题。这次组态在总结以前操作经验的基础上，决定尝试新的方案。分馏塔底液位LICA201与上返塔流量FRC205串级调节；塔底温度TIC231与下返塔流量FRCA205A经开关选择控制下返塔调节阀。当温度处于310℃和330℃之间时，FRCA205A由开关选择后控制调节阀控制流量，温度在此范围之外时由TRC231控制调节阀来调节温度。为保证温度在边界上下晃动而引起频繁切换，在上下温度边界分别设置死区，即温度在死区内变化时，控制不切换。切换开关以及死区的计算是由CALCA块编程实现的。
4.4  小型催化剂加料系统
    催化剂加料系统由一个两位式加料开关阀和压力测量点组成。加料过程分为加料周期和临时加料周期。分别需要设置加料时间、停止时间和临时加料时间。时间的运算有ACCUM块的周期采样累加功能来实现，每次计时结束发出一上升沿信号，触发下一模块进行计时，如此循环。
4.5  实时报表的实现
   该公司的日报表的格式要求本日内，每到整点所有点的瞬时值记录一次，一天记录24组数据。这样使用报表编写器的现有功能不能直接得到满意结果。使用浓缩组的计算技巧实现了此功能。每个点的在浓缩组中一小时采样一次，浓缩时间也定为1小时，算法选择AVG，这样每次计算完毕后，其实只是当前采样值。但该值的时间标记被定为前1小时。在编辑报表时，报表的时间栏通过手工输入，将时间对应错位一小时，即得到准确结果。

5  应用效果 

    由于检修时间紧迫，系统就位后，仅用了3天时间，将系统调试完毕交付使用。该系统投用以后，经过实际运用，该DCS系统显示了极大的优越性。
    集中管理分散控制的系统结构，保证了对生产过程监控的可靠性。系统配置的现场总线组件FBM对于模入/模出信号均采用变压器耦合与光电双重冗余。数字量点采用成对隔离。这都保证了故障对系统的影响最小。同时，系统CP的运算负荷可通过算法模块的相位进行调整，保证了数据运算的安全性。
    控制方案修改更加灵活，使用数字调节器时，如果想在现有接线的情况下修改控制方案，必须经过调节器编程、盘后增加电缆接线，必要时还要增加继电器等复杂工序。现在使用DCS只需修改组态，改变参数即可。并且可以在线修改，不需切除相关回路，作到了没有扰动，保证了生产的正常进行，提高了装置的安全系数。
    监控手段更加安全可靠，使用DCS 操作台进行实时监控，显示操作相对集中，改变了过去控制盘分散的局面。彩色的高分辨率的显示器和交互式流程画面的操作，多种形式的窗口技术，再加上灵活的球标操作，使操作人员的工作更加直观、简便，避免了长时间操作产生的劳累。在处理紧急情况时，节约了宝贵的时间。
    提高了自控率，灵活的组态手段使操作人员能随时根据实际情况来确定控制方案，能实时观察到控制效果并能和以前的控制结果进行比较来确定新方案的合理性。装置的自控率由原来的30%提高到了75%。
    该系统遵循标准的通讯协议，具备开放的系统网络接口，随着该公司信息网的逐步建立，可随时实现各装置的数据共享。