CS3000控制系统在加氢装置中的应用

李晓冬

摘 要：横河CS3000控制系统具有极为强大的功能，且操作极为便捷，其在中国石油广西石化公司炼油厂的加氢装置中得到了广泛的应用。通过长期对该系统的实践应用，本文对其在加氢装置中的应用进行了系统的分析与探究。

关键词：CS3000控制系统；加氢装置；应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A

经实践证明，横河CS3000控制系统是一种具备了较强可靠性的新一代集散控制系统。其采用了最新的“Open Network Teehnologies”软件与硬件，不仅具有强大的功能，同时也具有良好的人机界面，操作极为方便。中国石油广西石化公司炼油厂加氢装置通过横河CS3000控制系统的采用，能够有效的实现对制氢、加氢装置以及火炬装置等的生产过程进行实时的监控，从而让对对整个联合装置的集中控制得以真正的实现。

一、CS3000的系统组成及技术特征

（一）系统组成。在实际的加氢装置中，横河CS3000控制系统主要包含了“HIS”（操作站）、“EWS”（工程师站）、“FCS”（控制站）。具体来说，HIS所采用的是彩色纯平显示器，即具备了极高的分辨率。同时，由于其根据工艺的要求，能够在制氢、加氢、火炬等各种工段中得到应用。每一个操作站都能够对所有工段画面进行操作。而EWS采用的则是镜像硬盘，不具备这些特征。另外，FCS则包含了电源卡、CPU卡、I/O模件、VL网适配器等，其采用了冗余控制的方式。

（二）技术特征。首先，是CS3000组态软件。其具备了极为直观、简单的编辑逻辑，不仅具有较强的安全性，且操作员接口也十分完美。通过这种组态软件的应用，相应的操作人员将很难进入到操作系统的底层，同时也增加了很多功能强大的控制模块，使得组态的完成更容易实现。其次，是CS3000的实时监控软件。其是在windows2000的基础之上进行开发的，不仅具有良好的用户界面与便捷的操作方式，其稳定性也较高。同时，CS3000组态软件编辑逻辑十分直观、简单，很容易理解，并且具有较强的安全性。

二、系统功能

（一）模拟控制。通过对CS3000系统模拟控制块的应用，能够有效的实现模拟量显示，并实现对单回路控制以及各种串级、分程、比值等复杂内容的控制，同时，相应操作人员哈还可以通过PID调节画面的应用来对生产过程进行干预，实现无扰动前提下的手动或自动切换以及比值控制切换或串极控制切换。另外，通过对报警高低限的设定，能够实现对控制参数等的改变，并能够对控制分组进行设定。在这样的情况下，控制人员的协同操作等将更为方便。

（二）过程监视。在加氢装置中，通过CS3000系统的应用，即可以有效的生成200余幅监控画面。同时，过程数据的刷新率能够达到1次/s，能够实现对装置各部分实际运行情况的实时观察，从而记录过程参数的历史趋势及报警状态。

（三）网络通讯。如图1所示，为了便于整个生产装置的协调操作与集中监视，第1层网络在建立双层网络的过程中，主要是通过了多块网卡、TCP/IP协议以及HUB的采用而实现的，这将使得工程师站与操作员站能够通过以太网的应用来实现相互之间的通讯。而第2层网络的控制站与各个站之间的通讯则是由冗余的VNET网来实现的，在整个过程中都采用的是同轴电缆。另外，在读取各站的过程数据时，CS3000系统的应用能够将这些数据信息动态的显示到相应的监控流程图上，从而实现集中监视。

二、控制方案的实施

一般情况下，控制方案都是通过CS3000系统的利用来实现的。CENTUM-CS与之前的2代产品CENTUM-XL、CENTUM-DDG、CENTUM-CS相比较，不仅操作界面更加友好、控制的算法更加丰富，且组态设计更加方便，软硬件的容量也更大。那么，根据CS3000系统的控制特点与方案，可以对CS3000的RATIO、CALCU、PID、FOUT、MLDMLD-SW等控制算法进行综合利用，以此来让组态实现选择、水碳比控制、逐级返回等较为复杂的控制。

三、控制算法

就控制算法来看，CS3000系统主要由三个部分组成，即顺序控制、调节控制以及运算。这三个部分总共拥有21类122种。那么，要想实现该装置在DGS控制系统中的实施，即将涉及到三种控制算法，具体如下：

（一）MLD，MLD-SW（手动操作器）应用于直接手动控制调节阀。一般而言，MLD-SW都具有AUTO/MAN开关，能够接受来自于其他控制块的输出，从而构成串级回路。具体的算法为：

SV=GAIN×CSV+BLAS，MV=[（MSH-MSL）/（SSH-SSL）]（SV-SSL）+MSL

在上述公式中，CAIN为增益；BIAS为偏差；SSH为高选器；SSL为低选器。

（二）PID控制块。根据SV（设定量）与过程变量（PV）之间的偏差，执行积分、比例以及微分控制。具体的算法为：

PID：△MV=KpKs[△En+（△T/Ti）En+（Td/△T）△（△En）]

En=PVn-SVrr，Kp=100/PB；Ks=（MSH-MSL）/（SH-SL）

在上述公式中，PVn为过程变量，即工程单位；Ks为量程转换的系数；△PVn为过程变量的变化量；SL为PV值的量程低限；SH为PV值的量程高限；△PVn =PVn-PVn-1；SVn为所设定的变量，即工程单位；MSL为MV值的量程低限；MSH为MV值的量程高限。

（三）RATIO（比值控制）用于若干变量之间保持一定比值关系进行控制，具体的算法为：

CALCn=KR×SVe×PVe+BLAS

结语

总之，经过了长期实践证明，CS3000控制系统在中国石油广西石化公司炼油厂加氢装置的应用中，不仅本身所具有的各种优点（如操作简单、反应迅速、维护方便等）得到了充分的展现，且也具有可靠的性能、合理的控制方案设计，适应性也较强。在CS3000控制系统的应用下，加氢装置的故障率得到了极大的降低。显然，这样的效果必然将为中国石油广西石化公司炼油厂的经济效益带来极大的促进作用。

参考文献

[1]吴长安，王永庆.横河CS3000控制系统在渣油加氢中型试验装置中的应用[J].当代化工，2012（03）：200-202.