CS3000控制系統(tǒng)在加氫裝置中的應(yīng)用

李曉冬

摘 要：橫河CS3000控制系統(tǒng)具有極為強(qiáng)大的功能，且操作極為便捷，其在中國(guó)石油廣西石化公司煉油廠的加氫裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用，本文對(duì)其在加氫裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與探究。

關(guān)鍵詞：CS3000控制系統(tǒng)；加氫裝置；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

經(jīng)實(shí)踐證明，橫河CS3000控制系統(tǒng)是一種具備了較強(qiáng)可靠性的新一代集散控制系統(tǒng)。其采用了最新的“Open Network Teehnologies”軟件與硬件，不僅具有強(qiáng)大的功能，同時(shí)也具有良好的人機(jī)界面，操作極為方便。中國(guó)石油廣西石化公司煉油廠加氫裝置通過(guò)橫河CS3000控制系統(tǒng)的采用，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)制氫、加氫裝置以及火炬裝置等的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，從而讓對(duì)對(duì)整個(gè)聯(lián)合裝置的集中控制得以真正的實(shí)現(xiàn)。

一、CS3000的系統(tǒng)組成及技術(shù)特征

（一）系統(tǒng)組成。在實(shí)際的加氫裝置中，橫河CS3000控制系統(tǒng)主要包含了“HIS”（操作站）、“EWS”（工程師站）、“FCS”（控制站）。具體來(lái)說(shuō)，HIS所采用的是彩色純平顯示器，即具備了極高的分辨率。同時(shí)，由于其根據(jù)工藝的要求，能夠在制氫、加氫、火炬等各種工段中得到應(yīng)用。每一個(gè)操作站都能夠?qū)λ泄ざ萎?huà)面進(jìn)行操作。而EWS采用的則是鏡像硬盤(pán)，不具備這些特征。另外，F(xiàn)CS則包含了電源卡、CPU卡、I/O模件、VL網(wǎng)適配器等，其采用了冗余控制的方式。

（二）技術(shù)特征。首先，是CS3000組態(tài)軟件。其具備了極為直觀、簡(jiǎn)單的編輯邏輯，不僅具有較強(qiáng)的安全性，且操作員接口也十分完美。通過(guò)這種組態(tài)軟件的應(yīng)用，相應(yīng)的操作人員將很難進(jìn)入到操作系統(tǒng)的底層，同時(shí)也增加了很多功能強(qiáng)大的控制模塊，使得組態(tài)的完成更容易實(shí)現(xiàn)。其次，是CS3000的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。其是在windows2000的基礎(chǔ)之上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，不僅具有良好的用戶界面與便捷的操作方式，其穩(wěn)定性也較高。同時(shí)，CS3000組態(tài)軟件編輯邏輯十分直觀、簡(jiǎn)單，很容易理解，并且具有較強(qiáng)的安全性。

二、系統(tǒng)功能

（一）模擬控制。通過(guò)對(duì)CS3000系統(tǒng)模擬控制塊的應(yīng)用，能夠有效的實(shí)現(xiàn)模擬量顯示，并實(shí)現(xiàn)對(duì)單回路控制以及各種串級(jí)、分程、比值等復(fù)雜內(nèi)容的控制，同時(shí)，相應(yīng)操作人員哈還可以通過(guò)PID調(diào)節(jié)畫(huà)面的應(yīng)用來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)前提下的手動(dòng)或自動(dòng)切換以及比值控制切換或串極控制切換。另外，通過(guò)對(duì)報(bào)警高低限的設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制參數(shù)等的改變，并能夠?qū)刂品纸M進(jìn)行設(shè)定。在這樣的情況下，控制人員的協(xié)同操作等將更為方便。

（二）過(guò)程監(jiān)視。在加氫裝置中，通過(guò)CS3000系統(tǒng)的應(yīng)用，即可以有效的生成200余幅監(jiān)控畫(huà)面。同時(shí)，過(guò)程數(shù)據(jù)的刷新率能夠達(dá)到1次/s，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)裝置各部分實(shí)際運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)觀察，從而記錄過(guò)程參數(shù)的歷史趨勢(shì)及報(bào)警狀態(tài)。

（三）網(wǎng)絡(luò)通訊。如圖1所示，為了便于整個(gè)生產(chǎn)裝置的協(xié)調(diào)操作與集中監(jiān)視，第1層網(wǎng)絡(luò)在建立雙層網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，主要是通過(guò)了多塊網(wǎng)卡、TCP/IP協(xié)議以及HUB的采用而實(shí)現(xiàn)的，這將使得工程師站與操作員站能夠通過(guò)以太網(wǎng)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊。而第2層網(wǎng)絡(luò)的控制站與各個(gè)站之間的通訊則是由冗余的VNET網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在整個(gè)過(guò)程中都采用的是同軸電纜。另外，在讀取各站的過(guò)程數(shù)據(jù)時(shí)，CS3000系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)的顯示到相應(yīng)的監(jiān)控流程圖上，從而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視。

二、控制方案的實(shí)施

一般情況下，控制方案都是通過(guò)CS3000系統(tǒng)的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CENTUM-CS與之前的2代產(chǎn)品CENTUM-XL、CENTUM-DDG、CENTUM-CS相比較，不僅操作界面更加友好、控制的算法更加豐富，且組態(tài)設(shè)計(jì)更加方便，軟硬件的容量也更大。那么，根據(jù)CS3000系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與方案，可以對(duì)CS3000的RATIO、CALCU、PID、FOUT、MLDMLD-SW等控制算法進(jìn)行綜合利用，以此來(lái)讓組態(tài)實(shí)現(xiàn)選擇、水碳比控制、逐級(jí)返回等較為復(fù)雜的控制。

三、控制算法

就控制算法來(lái)看，CS3000系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，即順序控制、調(diào)節(jié)控制以及運(yùn)算。這三個(gè)部分總共擁有21類122種。那么，要想實(shí)現(xiàn)該裝置在DGS控制系統(tǒng)中的實(shí)施，即將涉及到三種控制算法，具體如下：

（一）MLD，MLD-SW（手動(dòng)操作器）應(yīng)用于直接手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥。一般而言，MLD-SW都具有AUTO/MAN開(kāi)關(guān)，能夠接受來(lái)自于其他控制塊的輸出，從而構(gòu)成串級(jí)回路。具體的算法為：

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

在上述公式中，CAIN為增益；BIAS為偏差；SSH為高選器；SSL為低選器。

（二）PID控制塊。根據(jù)SV（設(shè)定量）與過(guò)程變量（PV）之間的偏差，執(zhí)行積分、比例以及微分控制。具體的算法為：

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為過(guò)程變量，即工程單位；Ks為量程轉(zhuǎn)換的系數(shù)；△PVn為過(guò)程變量的變化量；SL為PV值的量程低限；SH為PV值的量程高限；△PVn =PVn-PVn-1；SVn為所設(shè)定的變量，即工程單位；MSL為MV值的量程低限；MSH為MV值的量程高限。

（三）RATIO（比值控制）用于若干變量之間保持一定比值關(guān)系進(jìn)行控制，具體的算法為：

CALCn=KR×SVe×PVe+BLAS

結(jié)語(yǔ)

總之，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期實(shí)踐證明，CS3000控制系統(tǒng)在中國(guó)石油廣西石化公司煉油廠加氫裝置的應(yīng)用中，不僅本身所具有的各種優(yōu)點(diǎn)（如操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、維護(hù)方便等）得到了充分的展現(xiàn)，且也具有可靠的性能、合理的控制方案設(shè)計(jì)，適應(yīng)性也較強(qiáng)。在CS3000控制系統(tǒng)的應(yīng)用下，加氫裝置的故障率得到了極大的降低。顯然，這樣的效果必然將為中國(guó)石油廣西石化公司煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)極大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳長(zhǎng)安，王永慶.橫河CS3000控制系統(tǒng)在渣油加氫中型試驗(yàn)裝置中的應(yīng)用[J].當(dāng)代化工，2012（03）：200-202.