關(guān)鍵詞：橫河CENTUM CS1000 DCS系統(tǒng); 邏輯程序; 主風(fēng)機(jī)自動(dòng)保護(hù)

         0.引言

         　　山東石大科技團(tuán)體有限公司與中國石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院合作，成功完成了中油股份公司“九五科技重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目”??“兩段提升管催化裂化”新工藝技術(shù)的產(chǎn)業(yè)放大試驗(yàn)。該項(xiàng)工藝技術(shù)可使裝置處理能力明顯進(jìn)步，液體產(chǎn)品收率進(jìn)步2至3個(gè)百分點(diǎn)，催化柴油密度下降，十六烷值進(jìn)步。這是繼分子篩催化劑和提升管催化裂化工藝技術(shù)出現(xiàn)以來的又一次催化裂化技術(shù)的重大創(chuàng)新。在該項(xiàng)目（20萬噸/年催化裂化）中采用了性價(jià)比較高的橫河CENTUM CS1000 DCS系統(tǒng)，而其主風(fēng)機(jī)也采用了CS1000的邏輯控制功能。

         1.橫河CENTUM CS1000系統(tǒng)概述

         　　該DCS系統(tǒng)采用了基于Windows NT Professional的工程師站?操縱站對(duì)等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用高可靠性的總線型實(shí)時(shí)過程控制網(wǎng)絡(luò)V-NET，通過冗余的通訊介質(zhì)來保證實(shí)時(shí)過程控制數(shù)據(jù)的交換。CS1000系統(tǒng)提供了面向?qū)ο蟮膱D形化工具以及完整的過程控制功能庫（Function Block），集成了廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)控制現(xiàn)場的過程調(diào)節(jié)控制，極大地進(jìn)步了工程開發(fā)的速度和質(zhì)量。

         2.系統(tǒng)配置：

         　　2.1系統(tǒng)硬件配置

         　　2.1.1操縱站（HIS Human Interface Station）

         　　操縱站采用了4臺(tái)普通PC機(jī)作為操縱站，其中一臺(tái)兼為工程師站。PC機(jī)品牌是DELL的OptiPlex GX110產(chǎn)業(yè)用機(jī)，CPU為866MHz，RAM為512MB，20GB硬盤是SMARTⅡUltra ATA/66，1.44MB軟驅(qū)，CD-ROM為52X，20"的CRT，VF701卡（V-NET專用通訊卡）。

         　　2.1.2控制站（FCS Field ,工廠降溫設(shè)備;Control Stations）

         　　本裝置的測控點(diǎn)較多，共采用了8臺(tái)控制站，均為橫河PFCD-S5520冗余現(xiàn)場控制單元，采用了雙CPU、雙電源、雙通訊單元的自身冗余結(jié)構(gòu)，它們之間可以實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，以進(jìn)步系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。每個(gè)控制站帶有5個(gè)I/O卡件箱，分別插進(jìn)不同的I/O卡件。

         　　2.1.3 I/O卡件

         　　本系統(tǒng)包括的卡件有AAM11（電流/電壓輸進(jìn)，單點(diǎn)卡），AAM51（電流/電壓輸出，單點(diǎn)卡），ADM12T（接點(diǎn)輸進(jìn)，16點(diǎn)卡），ADM52T（接點(diǎn)輸出，16點(diǎn)卡）等卡件。所有I/O模件均為帶8MHz高速微處理器（μP）及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的智能化卡件。

         　　2.2系統(tǒng)軟件配置

         　　CS1000系統(tǒng)的操縱站，操縱系統(tǒng)采用Windows NT，報(bào)表處理采用Microsoft Excel 2000，電子文檔閱讀是Adobe Acrobat Reader 5.0，CS1000操縱系統(tǒng)，提供完整的、滿足要求的程序軟件包，包括實(shí)時(shí)操縱系統(tǒng)、應(yīng)用程序等。

         3.主風(fēng)機(jī)報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)

         　　3.1兩段提升管催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)簡介：

         　　該主風(fēng)機(jī)是由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的D120-110離心鼓風(fēng)機(jī)，其介質(zhì)是空氣，進(jìn)口流量為120立方米/分鐘，進(jìn)口壓力為0.35MPa，進(jìn)口溫度為191℃，出口壓力為0.45MPa，所需功率290kw，主軸轉(zhuǎn)數(shù)8088r/min。

         　　3.2主風(fēng)機(jī)開機(jī)條件：

         　　在主風(fēng)機(jī)開機(jī)前以下五項(xiàng)必須滿足要求才能開機(jī)：主風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥FV116B開度小于20%;防喘振調(diào)節(jié)閥FV1501A開度大于95%;潤滑油壓力PI150正常，大于0.245MPa;潤滑油溫度TI151正常，小于35℃;主風(fēng)機(jī)答應(yīng)啟動(dòng)開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài)。

         　　3.3主風(fēng)機(jī)停機(jī)條件

         　　3.2.1溫度停機(jī)條件：當(dāng)一些關(guān)鍵部位溫度過高時(shí)控制站會(huì)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。

         　　3.3.2壓力停機(jī)條件：壓力停機(jī)采用的是三選二的方式，即三個(gè)潤滑油壓力PA1501A，PA1501B，PA1501C中假如有兩個(gè)壓力低于低低限（0.01MPa）則發(fā)出停機(jī)信號(hào)。

         　　3.3.3軸振動(dòng)停機(jī)條件：壓縮機(jī)低壓側(cè)軸振動(dòng)XAHH1501或壓縮機(jī)高壓側(cè)軸振動(dòng)XAHH1502信號(hào)超過高高限112μn時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。

         　　3.3.4軸位移停機(jī)條件：壓縮機(jī)軸向位移ZAHH1501信號(hào)超過高高限0.7mm時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。

         4. CS1000系統(tǒng)組態(tài)在主風(fēng)機(jī)報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用

         　　4.1與本組態(tài)相關(guān)的功能塊簡介：

         　　4.1.1順序表塊（ST16）：ST16塊具有控制順控功能，輸進(jìn)輸出合計(jì)64點(diǎn)（固定），能操縱32個(gè)規(guī)則。而且針對(duì)64點(diǎn)的輸進(jìn)信號(hào)和輸出信號(hào)的分配，可以用8信號(hào)單位替換，該程序中使用的就是ST16功能塊。

         　　4.1.2順序邏輯圖（LC64）：LC64塊是把輸進(jìn)信號(hào)和輸出信號(hào)的關(guān)系用邏輯運(yùn)算元件來記述的聯(lián)鎖塊對(duì)話框形式的功能塊，以聯(lián)鎖順控的控制為主要目的，可以使邏輯圖的表現(xiàn)按照原樣充分發(fā)揮，它由條件信號(hào)、操縱信號(hào)和邏輯圖部構(gòu)成。該程序中使用的邏輯圖塊LC64最多可以有32個(gè)條件信號(hào)，32個(gè)操縱信號(hào)和64個(gè)邏輯元素。

         　　4.1.3關(guān)系式塊（RL）：RL塊在順序邏輯圖的條件判定處理或者運(yùn)算塊的條件判定處理中啟動(dòng)。根據(jù)RL塊中的關(guān)系式，判定兩個(gè)數(shù)據(jù)間的大小關(guān)系及邏輯積，把與其條件是否一致的結(jié)果返還到換出側(cè)的功能塊。

         　　4.2主風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖自保邏輯

         　　4.2.1主風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖自保順序控制圖（ST16）

圖1 ST0801組態(tài)示意圖

         　　圖1中條件信號(hào)和條件規(guī)則都是空缺，表示在每個(gè)掃描周期中都會(huì)無條件執(zhí)行操縱信號(hào)的操縱規(guī)則，既無論什么情況，每個(gè)掃描周期結(jié)束后都將[ZFJ]、[RL0801]以及[ZFJYS]的狀態(tài)設(shè)定為自動(dòng)。（掃描周期設(shè)定為1秒）

         　　4.2.2主風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖自保條件功能圖（RL）

圖2 RL0801組態(tài)示意圖

         　　圖2中所有工位都是模擬量信號(hào)輸進(jìn)，其中FC116.PV和FV1501A.PV都是閥位反饋的丈量值，這里采用其丈量值（PV）與條件值做出對(duì)比，當(dāng)其大于或小于條件值時(shí)，RL0801將給圖3的LC64塊提供一個(gè)條件信號(hào)。例如當(dāng)FC116.PV>20時(shí)，圖3中的RL0801.X01.LT（小于條件）就不起作用，由于后面的邏輯元素都是與門，所以就不能輸出答應(yīng)開機(jī)信號(hào)。相反當(dāng)FC116.PV<20時(shí)，圖3中的RL0801.X01.LT條件就能滿足。

         　　4.2.3主風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖自保順序邏輯圖（LC64）

         　　圖3所示是這部分組態(tài)的主邏輯圖（LC64），它描述了每個(gè)條件和每個(gè)動(dòng)作之間的邏輯關(guān)系。左邊一列是輸進(jìn)信號(hào)，即邏輯關(guān)系的條件，右邊一列是輸出信號(hào)，是由條件的狀態(tài)通過邏輯元素的處理而產(chǎn)生的動(dòng)作。圖中前面五個(gè)條件作為第一個(gè)邏輯元素??與門的輸進(jìn)信號(hào)，假如沒有停機(jī)信號(hào)發(fā)生（由圖中的非門判定），則通過第二個(gè)與門輸出開機(jī)信號(hào)。這里的RL0801.X01.LT表示的是當(dāng)丈量值比RL0801中的第一項(xiàng)（X01，即進(jìn)口蝶閥閥位 ：與門FV116.PV）的條件值（20）小時(shí)，條件滿足。相類似的RL0801.X02.GT中的GT表示大于;PI150.ALRM.NR表示潤滑油壓力PI150的報(bào)警（在調(diào)整畫面中設(shè)定的低低限報(bào)警）處于正常狀態(tài);ZFJRUN.PV.ON表示主風(fēng)機(jī)答應(yīng)啟動(dòng)開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài); 主風(fēng)機(jī)備用油泵啟動(dòng)PA1501A.PV.2表示壓力開關(guān)PA1501A接通，壓力低低限報(bào)警。這里面特別設(shè)計(jì)的“ZFJWD”、“ZFJYL”、“ZFJZD”、“ZFJWY”分別表示溫度、壓力、軸振動(dòng)和軸位移的切除按鈕，可以隨時(shí)屏蔽掉相關(guān)條件。

圖3 ZFJ（LC64）組態(tài)示意圖

         　　需要說明的是進(jìn)口蝶閥FV116控制主風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量的大小，在開機(jī)時(shí)開度不宜超過20%,廠房降溫負(fù)壓風(fēng)機(jī)，在我們公司一般控制開度在13%左右即可，防喘振調(diào)節(jié)閥FV1501實(shí)際上起的是放空的作用，由于開機(jī)時(shí)主風(fēng)不能立即并進(jìn)催化兩器，所以FV1501A開度要大于95%，主風(fēng)全部放空。開機(jī)條件全部滿足時(shí)，控制站會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)給開關(guān)量輸出功能塊RO1501，使其模式變成自動(dòng)（RO1501.MODE.AUT），輸出值變?yōu)?（即接通，圖中為RO1501.CSV.2），這樣主風(fēng)機(jī)就可以啟動(dòng)了。

         　　在主風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，假如出現(xiàn)關(guān)鍵部位溫度過高、潤滑油壓力過低、軸振動(dòng)過大或者軸位移過大的情況，在經(jīng)過一系列的或門之后控制站將輸出聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)。該信號(hào)將使主風(fēng)機(jī)和它的兩個(gè)附屬設(shè)備??增壓機(jī)連鎖停機(jī)，具體方式與開機(jī)時(shí)類似，只是輸出值變?yōu)?。

         5.應(yīng)用情況：

         　　主風(fēng)機(jī)的自保邏輯在幾次非正常停工事件中表現(xiàn)穩(wěn)定，起到了重要的作用，在保護(hù)了主風(fēng)機(jī)自身的同時(shí)也為裝置的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，真正使裝置達(dá)到“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運(yùn)行狀態(tài)。2003年兩段提升管催化裂化項(xiàng)目被科技部列為國家級(jí)“火把計(jì)劃”。在2004年第六屆上海國際產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)上“兩段提升管催化裂化工藝及設(shè)備”獲得了銀獎(jiǎng)，這是全國高校參展歷屆工博會(huì)以來獲得的最高獎(jiǎng)項(xiàng)。

         6.本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：

         　　6.1本文所闡述的主風(fēng)機(jī)自保邏輯程序是首次應(yīng)用于兩段提升管催化裂化工藝設(shè)備上的，也體現(xiàn)了CS1000系統(tǒng)邏輯程序的特點(diǎn)。

         　　6.2在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于部分丈量點(diǎn)偶然會(huì)接觸不良，從而導(dǎo)致溫度信號(hào)失靈，這些丈量點(diǎn)都深進(jìn)到軸承或電機(jī)內(nèi)部，不到停工檢驗(yàn)無法修理。為了避免出現(xiàn)誤操縱，我在該程序中設(shè)計(jì)了復(fù)位/切除按鈕（如圖3中的“ZFJWD.PV.ON”按鈕），在出現(xiàn)類似情況時(shí)，可以手動(dòng)甩開這部分邏輯程序。

         　　6.3在工藝上由于主油泵壓力有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，所以其壓力低低限的設(shè)定尤為重要，假如設(shè)高了會(huì)發(fā)生主油泵和備用油泵同時(shí)啟動(dòng)，導(dǎo)致壓力超高，假如設(shè)低了會(huì)對(duì)主風(fēng)機(jī)產(chǎn)生損害。在調(diào)試過程中我們經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)終極確定壓力低低限設(shè)在0.18MPa最為公道。

         參考文獻(xiàn)：

         　　[1] 艾紅 王捷等，《集散控制系統(tǒng)中控制方案實(shí)現(xiàn)與研究》，中文核心期刊《微計(jì)算機(jī)信息》，2005年第19期第14頁

         　　[2]Yokogawa Electric Corporation, System Configuration and Functions [M], YOKOGAWA

         　　[3]Yokogawa Electric Corporation , Hardware Configuration and Function Manual [M],YOKOGAWA 1999