复杂控制在PROVOX系统中的应用

于浩

摘 要：针对轻汽油醚化工艺参数的复杂性和控制方案多样性，提出将常规组态软件与FST功能顺序软件相结合的办法，比较好的实现了工艺要求的分程控制，顺序控制，联锁控制等复杂控制。根据控制方案实施原理图，详细的给出了算法的实现步骤，装置运行至今，投用的复杂控制一直运行良好。文章介绍了两个控制方案，以期对以后利用PROVOX系统实现复杂控制提供借鉴。

关键词：复杂控制；分程控制；联锁控制；集散控制系统

引言

复杂控制大体可以分为三类：一类以提高响应曲线指标为目的，如串级、前馈、分程控制等；一类按照满足特定的工艺要求而设计，如配方、批量、联锁控制等；还有一类是基于数学模型的先进控制，如模糊、自适应、神经元控制等。乌鲁木齐石化公司炼油厂引进40万吨/年轻汽油醚化装置，其DCS控制系统采用的是美国Fisher-Rosemount的PROVOX系统。文章将选取装置中的甲醇进料缓冲罐分程控制、导热油炉膨胀槽启泵联锁这两个复杂控制设计方案作为探讨[1-2]。

1 分程控制

一台控制器的输出可以同时控制两台甚至两台以上的控制阀。控制器的输出信号被分割成若干个信号范围段，由每一段信号去控制一台控制阀，称为分程控制系统[3]。分程控制的场合有很多，总体上可以分为三种情况：（1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；（2）用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求；（3）用作生产安全的措施。例如下面介绍的例子，为保证甲醇进料缓冲罐压力安全，而采用分程控制方案。

甲醇进料缓冲罐的压力由PV-2022A和PV-2022B共同控制，阀PV-2022A负责排放甲醇进料缓冲罐内的废气，调低压力，为气开阀；阀PV-2022B负责补充甲醇进料缓冲罐内的氮气，调高压力，为气关阀。两个控制阀异向动作，即随着控制器输出信号的增大或减小，一个控制阀开大，另一个控制阀则关小。调节器对这两个阀实行分程控制，先打开进气阀，关闭放空阀，使罐内的压力升高，随着压力的升高，进气阀应不断的关小，甚至全关；如此时压力还是超过限定值，则应打开放空阀，使压力回到设定值。为保证在压缩空气断开时，储罐馆内始终有氮气，进气阀PV-2022B应该选用气关式，而放空阀PV-2022A选气开式。因此压力调节器应选正作用，分程点为50%[4]。

在PROVOX系统通过调用其“功能顺序表”FST软件实现分程控制前[6]，首先应在系统中创建一个LOOP控制回路点PIC-2022，两个模拟量输出AO点，分别控制PV-2022A和PV-2022B。然后，通过设置两个AO点的工作模式，操作人员可以把分程控制方案设为手动控制和计算机程序控制，当AO点处于计算机模式的时候，接受FST程序的驱动，当AO点处于手动模式时，可以由操作员手动控制阀位的调节。

图2 分程控制逻辑图

FST编制程序如下：

01：DARD（F，%IVP：PIC-2022）

02：STSV（F1）

03：BRA（<=，50.0，LABEL1）

04：BRA（>，50.0，LABEL2）

05：END

LABEL1：/执行进气阀曲线/

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： /执行放空阀曲线/

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 导热油炉膨胀槽启泵联锁

导热油炉负责为整个醚化装置供油，导热油的正常循环在产品的连续生产中起关键的作用。导热油泵有三台热备，每台导热油泵的启、停都涉及一个联锁控制。触发导热油炉膨胀槽启泵联锁，开启导热油循环泵的条件有4个：正常运行时AI点LISL-4301即D401-1的膨胀槽液位小于800mm；正常运行时LISL-4301的显示达到500mm时，DI点LSH-4301被触发；停车卸油时，AI点LISH-4304即D408液位超高，即液位大于1350mm；DCS操作站上P406的软开关DCD-P406被开启。在未被旁路的情况下，只要一上四个条件有任一条件满足，都将触发联锁，使导热油循环泵P406开启，向膨胀槽中注冷油。

图3 膨胀槽启泵联锁逻辑图

在系统调用其“功能顺序表”FST软件实现其膨胀槽启泵联锁之前，我们在系统中首先建立一DCD点DCD-PASS406，负责联锁程序的旁路开关，可以根据工艺操作需求在正常运行或停车卸油时旁路掉其触发条件；建立另一DCD点DCD-P406，设置为导热油循环泵P406的软按钮来控制启泵。

FST编制程序（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： /没有旁路开关的情况/

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： /触发条件都被旁路掉的情况/

17：DARD（I，PV：DCD-P406）

18：STSV（I1）

19：BRA（=，1，LABEL1）

20：END

LABEL1： /联锁触发后的动作步骤/

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 结束语

在轻汽油醚化装置中利用PROVOX系统中的FST顺序编写软件实现的功能还有很多，编写的方案也有多种多样，对于今后使用DCS设计更简单、可靠的实现复杂控制与联锁逻辑功能，我们还将继续探讨更好的可行性方案。

参考文献

[1]郑忠云.应用DCS优化联锁控制系统[J].仪器仪表标准化与计量，2004（5）：29-30.