TPS控制系统在加氢裂化装置中的应用

1106TPS控制系统在加氢裂化装置中的应用赖红军魏高升独山子石化公司炼油厂仪表车间摘要：主要介绍了Honeywell公司TPS系统在加氢裂化装置DCS的应用。重点说明了该系统的硬件配置和一些复杂控制回路的实现和组态。关键词：加氢裂化；自动化控制系统；硬件配置；TPS；分程控制；联锁Abstract:TheapplicationofTPSsystemofHoneywellcompanyinthehydrogenationandcrackingplantisintroduced.Itshardwareconfigurationandhowtoconfigsomecomplexcontrollooparespecified.Keywords:hydrogenationandcracking;automatizationcontrolsystem;hardwareconfiguration;TPS;split-rangingcontrol;interlock1.前言加氢裂化技术是原料油在较高氢压及催化剂存在的条件下，进行加氢、脱硫、脱氮、分子骨架结构重排和裂解等反映的一种液化转化过程，是重油深度加工的主要工艺之一。它加工原料范围广，包括直馏石脑油、粗柴油、减压蜡油以及其他二次加工得到的原料如焦化柴油、焦化蜡油和脱沥青油等，通常可以直接生产优质液化气、汽油、柴油、喷气燃料等清洁燃料和轻石脑油等优质石油化工原料。此外，加氢裂化技术还具有液体产品收率高、生产灵活性大等特点。独山子石化公司的60万吨／年馏分油加氢裂化装置于10月16日一次开车成功，馏分油加氢裂化装置是独山子石化公司产品实现升级换代的重要手段，也是炼油厂历史上单套装置中技术含量和操作压力最高、资金投入最大的装置。装置操作难度很大。该装置在自动化控制系统方面充分吸收了国内、国外的先进经验，无论在控制系统的构成上，在控制功能上，还是在系统操作水平上，都处于当今国内先进水平。装置1600多个I/O点由HONEEYWELL公司的TPS（TOTALPLANTSOLUTION）和TRECONEX的ESD（EMERGENCYSHUTDOWN）系统控制。2.DCS控制系统构成加氢裂化装置DCS系统采用美国Honeywell公司TPS系统自动化控制。TPS是Honeywell公司于1995年推出的新一代融合过程控制网络、实时操作网络和工厂信息网络管控一体化控制系统，提供了多层通讯网络结构，由PCN(PlantControlNetwork)网、LCN((LocalcontrolNetwork)网、UCN(UniversalControlNetwork)网及其挂在上面的模件组成，系统1107配置灵活，可扩展性强，通过相应的网桥，可以与第三方产品实现无缝集成。该控制系统继承了传统DCS的全部优势，具有以下特点：(1)通用性强，开放性好，能兼容不同制造商的自动化设备（如SIEMENS公司PLC，以及其他智能仪表等）。(2)系统以不断扩展的性能和极大的安全性为控制功能提供高性能的控制平台。系统提供完全的冗余配置，严格的制造标准，适用于连续、批量和离散过程控制，控制算法和控制语言（CL）满足用户最困难的控制要求，可以灵活分配点的扫描周期。系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。系统共配置了3台控制站(HPM,高性能过程控制器)，2台冗余的NIM(网络接口组件，连接UCN与LCN),1台HM(硬盘管理器，存储数据点信息，历史数据等),7台以DELL工控机为硬件平台的操作员站（其中1台兼作工程师站，用于系统组态及软件维护）。每个HPM控制站硬件按冗余方式配置，包括冗余的HPMM、IOLINK、电源，以及冗余的I/O模件（可带电插拔），冗余的UCN电缆等。当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。每个操作员站是基于Windows2000平台的全厂过程和管理集成的人机界面，通过LCNP或LCNP4卡连接到LCN网络，将过程与信息管理有机的结合一体，为操作人员提供全方位的强有力的操作环境。NativeWindown是Honeywell公司提供的用于工程组态和操作的软件，它无缝地嵌人于Windows2000。系统硬件配置图如下图1：GUSGUSHMNIMNIMFieldBusLCNUCN图13.主要控制功能实现11081．原油过滤器与PLC通讯原油过滤器采用的是SIEMENS公司PLC，工艺要求DCS必须可以读取PLC中的一些参数，有些还可以设置，在系统实现过程中，只需要增加一块SI卡件，将PLC过来的两根线接在SI卡件的FTA端子上，再在组态中增加ARRAY点，利用RS-485通讯协议方式，就可以和PLC进行通讯，至于点的读/写权限，只需要在ARRAY点里面简单设置。ARRAY点起始地址从10000开始的为数字信号起始地址从30000开始的为只读模拟信号起始地址从40000开始的为可读写模拟信号2．自保联锁的实现系统提供的Logic点，可以实现许多复杂的逻辑运算，它与DC点相结合，就可以实现复杂的联锁。本系统中主要包括液面联锁自启停泵、干气密封油压低自保等等，都是利用先将联锁条件在Logic点进行运算，再将Logic点的运算结果（ON/OFF）“PUSH“到DC点的强制联锁参数（I0,I1），DC点的输出直接连到DO点，DO点的输出控制继电器，这样根据联锁参数的状态（ON/OFF）就可以实现联锁功能。既可以用液位高低报警来实现联锁，操作人员也可以通过画面调用DC点的控制面板实现操作人员手动联锁。3．复杂控制的实现系统提供的集成好的常规控制模块功能很多，除了一般的PID控制外，还有比值控制，输入选择控制(Switch)，高低选(Orsel)，手操器(Automan)等。(1)V1003和V1004液面控制，工艺要求一个PID可以选择两个输入两个输出，可以用开关量控制块Switch和手操器Automan来实现，具体框图如下图2：图2工艺人员可以根据要求在操作画面中选择用哪一个液位值作为PID控制的输入源来进行调解，也可以用手操器来控制PID的输出到两个调节阀。需要指出的是如果要投自动的话，必须将手操器的控制方式改为”CAS”。(2)系统中最为复杂的一个控制来自于循环氢压缩机气路的压力控制。工艺有A,B两套设备，一开一备，用一个PID（PIC1118、PIC1119）控制两套设备的输出，允许无扰动自由切换，每一套控制又不仅仅是简单的PID,还包括线性放大、缩小，高低选等等，多个分程控制。其中PIC****为分程控制,HIC****为手操器，加手操器是因为PIC1118、PIC1119同时控制两路，为了在A,B两路控制切换时互不干扰，必须先用手操器调节平稳后，再投入自控。另外，所有的信号在进入低选模块时都进行了线性放大或缩小,通过常规PV模块1109(Genlin)-----线性化实现，低选模块的输出再到相应的调节阀。投用过程是这样的：假设这时候是A组设备在投用，准备切换到B组，要先将HIC****B改为手动，与A组设备信号一样大，再将A组设备由”CAS”改为手动，调节平稳后，就可以将HIC****B改为CAS”，进行正常的控制。需要指出的是必须将所有的低选模块（Orsel）的控制方式改为”CAS”。这样才能正常控制。具体框图如下图3：图34.结束语控制系统通过一段时间的运行，一直正常稳定，各控制方案与自保联锁都能达到工艺要求,控制准确可靠，操作简单，维护方便。PIC1118PIC1121HIC1118AHIC1118B低选模块PIC1124低选模块PV1118APV1118BPIC1119PIC1120HIC1119AHIC1119B低选模块PIC1123低选模块PV1119APV1119B低选模块PV1121低选模块PV11241110薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂