TRICON系统在氢增压机组控制中的应用

摘要：中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司180万吨/年催化重整装置氢增压机组是由沈阳鼓风机集团股份有限公司生产的离心压缩机和杭州汽轮机股份有限公司生产的汽轮机组成。文章介绍TRICON控制系统在催化重整装置氢增压机组控制中的应用，并介绍了其硬件组成及组态的软件。

关键词：TRICON系统；氢增压机组控制；控制系统；PLC；三重冗余 文献标识码：A

中图分类号：TK413 文章编号：1009-2374（2016）36-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.022

在中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司180万吨/年催化重整装置氢增压机组，该装置的增压机组由沈阳鼓风机集团股份有限公司生产的离心压缩机和杭州汽轮机股份有限公司生产的汽轮机组成。该机组采用了美国TRICONEX公司的TRICON TS3000控制系统，硬件方面：TRICON MP模块三重冗余系统，I/O模块的各通道也是三取二。系统方面：下位机控制联锁组态，组态软件为TRISTASION 1131，该系统对压缩机各参数集中控制、联锁和保护，并使之相关数据显示在人机界面INTOUCH上。

该系统硬件包括：主处理器MP3008、电源模块8312、模拟量输入模块AI卡3721、模拟量输出模块AO卡3805E、脉冲量输入模块PI卡3511、通讯模块TCM卡4351B、数字量输入模块DI卡3503E、数字量输出模块DO卡3625，另外还有冗余的直流24伏电源、MTL安全栅、OMRON继电器等。

电源模块8312：每一个TRICON机架装有两个电源模块。每个电源可单独承担系统在额定温度下的全负荷运转。电源中有锂电池可维持系统掉电后仍能够保持主处理器中的RAM数据6个月。每个电源的额定值最小为

200瓦。

模拟量输入模块AI卡3721：包括三个隔离的分电路。每个输入分电路从每点接受不同的电压信号并将其转换成数字值，并将其送到三个主处理器。每个主处理器为了确保数值的正确采用算术运算，选取其中间值。每个输入点检测时为了避免分电路之间相互影响，模块本身对各个分电路进行完整的诊断。该模块支持热备用功能，可以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模块做备用。所有模块需要一个单独的现场端子模件。选用不同的端子板可以连接电阻信号或电流信号。

模拟量输出模块AO卡3805E：模块可以接收主处理器三个分电路中任何一个分电路的输出信号。每组的三个信号通过表决选出完好的分电路来驱动8个4～20mA输出。模块要监视它本身的电流输出并有一个内部的参考电压作为自校正和模块完好信息。该模块支持热备用功能，可以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模块做备用。

脉冲量输入模块PI卡3511：包括三个隔离的输入分电路，每个分电路独立处理输入到模块的全部数据。再将数据送入主处理器，然后输入数据在主处理器处理前进行表决以保证最高的一致性。任意一个分电路有差错，则模块的故障LED亮，机架发出报警。LED亮只表示分电路有差错而不是模块有故障，模块仍然可以在两个分电路有差错的情况下继续进行正常工作。该模块支持热备用功能，可以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模块做备用。所有模块需要一个单独的现场端子模件。该模块能够感受来自磁性传感器输入设备的电压跃变，并在一定时间内对其进行累加（即速率测量）。

数字量输入模块DI卡3503E：包括三个隔离的输入分电路，独立处理输入到模块的全部数据。每个输入点每隔1毫秒由每个分电路上面的微处理器扫描一次，再将数据送入主处理器，然后输入数据在主处理器处理前进行表决以保证最高的一致性。该模块支持热备用功能，可以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模块做备用。

数字量输出模块DO卡3625：模块可以接收主处理器三个分电路中任何一个分电路的输出信号。每组的三个信号通过模块本身的方型表决器硬件线路表决，产生一个经表决后的送往现场端子模件去的数字输出信号。每个模块有一个电压反馈回路，它检驗与负载无关的每个输出开关的情况。任意一个分电路有差错，则模块的故障LED亮，机架发出报警。该模块支持热备用功能，可以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模块做

备用。

通讯模块TCM卡4351B：该模块用于与PC站、DCS及其他设备通讯，它拥有RS232或者RS485接口、以太网接口，支持开放性网络，可实现SOE功能和DDE功能，使用TCP/IP或IEEE802.3协议，该通讯卡通过以太网功能与上位机进行通讯，控制系统默认的IP为192.168.1.1对于操作站或工程师站也必须有一个与通讯卡在同一网段的IP地址与其对应。该通讯卡与DCS以MODBUS方式进行通讯，只要MP的内存地址已经定义并分配了地址，DCS就能够读到任何它所需要的数据。

该系统软件编程使用的是Tristation1131，是在WINDOWS图形界面上生成的很容易使用的编程软件，有一整套编程工具可以用来开发各种控制软件。在TRISTATION1131项目中，程序是最高级别的逻辑元素。程序中包含函数和函数块，但不包含其他的程序。根据操作要求，项目可以分成多个程序。函数块是一个由一个或多个变量组成，彼此之间能产生相关操作的执行单元。程序的功能为模拟量的转换、数据的逻辑、模拟量调节输出。模拟量转换功能，从现场输入4～20ma的模拟量信号，把这个信号转换成我们所需要的量程，在TRICON控制器中原始量程为819～4095，即4ma对应819、20ma对应4095，然后再把原始的量程转换为所需要的数据量程即可。数据的逻辑包括了用于压缩机组控制的报警逻辑、联锁逻辑、开车逻辑、盘车逻辑、报警逻辑以及联锁逻辑、联锁切除逻辑。模拟量调节输出既是用PID调节程序，包含了压缩机组的润滑油油压调节、密封器差压调节等。

SOE（Sequence of Events）顺序事件记录，该记录可以记录机组的各种事件，它储于MP内部，最多容纳70000条，只要MP不停止，该记录会一直存在，它的精确度可达毫秒级。

SPEED程序块：主要用于汽轮机的调速，在本套控制系统中，汽轮机调速分为以下六种操作模式：允许启动、暖机、升速、运行、超速、正常停车，在启动机组时系统会按照系统提供的升速曲线自动运行，也可以手动进行提速，但转速设定必须按照升速曲线的要求来设定，汽轮机调速有三种控制：PLC手动控制方式、入口压力控制方式、抽气控制方式。

SURGE程序块：主要负责机组的防喘振控制，当压缩机与一定容积的管网联合工作时，由于管网阻力过大或机组本身性能下降等原因造成机组负荷过大，此时气流强烈震动，管网和机组的参数都会出现大幅度的波动，即流量、压力随时间大幅度周期性变化，压缩机的功率以及声响周期性变化，这种变化非常剧烈乃至机组无法正常运行，这种现象称为喘振。在本系统中采用TRICONEX公司动态防喘振功能，当压缩机的工作点迅速向左移动，即要发生喘振时，此控制方法可以提前打开一定开度放空阀（即防喘振阀），起到预防喘振的作用，当工作向左移动过快，导致机组喘振时，此控制方法可以让电磁阀失电并将向右侧调整一定数值的防喘振线，以保证提前打开喘振阀起到防止机组喘振的作用。

这套监控系统软件是在WINXP操作系统支持下运行，根据设计和工艺要求由intouch软件平台生成的工程应用软件。该监控系统软件共设计多种功能画面，包括有开车条件画面、系统图画面、报警画面、联锁画面、趋势图画面、测点清单画面、转速调节画面、防喘振画面等等。每种功能画面均有不同的功能选项，通过对各选项的操作来监控机组运行。先进水平的动态防喘振技术使机组运行更加安全可靠；功能完善的转速调节技术锐增机组运行效率；性能曲线把机组性能及防喘振控制完美地结合在一起。机组的调节画面显示出对被控对象的实时调节；机组出现故障时，系统具有报警联锁能力，画面能及时、准确地显示当前故障信息，另外，报警清单始终显示在屏幕上端的报警联锁窗上；系统参数设有密码保护，修改前需输入正确的口令；显示压缩机及汽轮机的气路、油路、密封等工艺流程图、通过颜色的变化直接反映机组运行情况。

采用TRICON控制器解决方案不但节约了成本，它的功能块编程语言清晰、简短，使用户对系统更容易理解，上位机通过双重以太网通讯使得数据从MP控制层无缝过度到管理层，数据通讯非常流畅，满足了机组控制的要求，确保不会因为控制系统的故障影响到机组的运行，能长周期安全、稳定运行。

参考文献

[1] 戴金龙.离心式压缩机的调节控制系统[J].风机技 术，2002，10（6）.

[2] 赵勇，王智.InTouch在重油催化裂化装置主风机控 制系统中的应用[J].石油化工自动化，2003，（5）.

[3] White M H.Surge Control of Centrifugal Compressors [J].Chemical Engineering，1992，23（12）.

作者簡介：刘剑威（1984-），男，辽宁沈阳人，沈阳鼓风机集团股份有限公司电气工程师，研究方向：压缩机控制系统开发集成设计。

（责任编辑：蒋建华）