0.引言
山東石大科技集團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“九五科技重點攻關(guān)項目”——“兩段提升管催化裂化”新工藝技術(shù)的工業(yè)放大試驗。該項工藝技術(shù)可使裝置處理能力顯著提高，液體產(chǎn)品收率提高2至3個百分點，催化柴油密度下降，十六烷值提高。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。在該項目（20萬噸/年催化裂化）中采用了性價比較高的橫河CENTUM CS1000 DCS系統(tǒng)，而其主風(fēng)機也采用了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—操作站對等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用高可靠性的總線型實時過程控制網(wǎng)絡(luò)V-NET，通過冗余的通訊介質(zhì)來保證實時過程控制數(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)用于工業(yè)控制現(xiàn)場的過程調(diào)節(jié)控制，極大地提高了工程開發(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操作站（HIS Human Interface Station）
操作站采用了4臺普通PC機作為操作站，其中一臺兼為工程師站。PC機品牌是DELL的OptiPlex GX110工業(yè)用機，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 Control Stations）
本裝置的測控點較多，共采用了8臺控制站，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)，它們之間可以實現(xiàn)無擾動切換，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。每個控制站帶有5個I/O卡件箱，分別插入不同的I/O卡件。
2.1.3 I/O卡件
本系統(tǒng)包括的卡件有AAM11（電流/電壓輸入，單點卡），AAM51（電流/電壓輸出，單點卡），ADM12T（接點輸入，16點卡），ADM52T（接點輸出，16點卡）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)的操作站，操作系統(tǒng)采用Windows NT，報表處理采用Microsoft Excel 2000，電子文檔閱讀是Adobe Acrobat Reader 5.0，CS1000操作系統(tǒng)，提供完整的、滿足要求的程序軟件包，包括實時操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等。
3.主風(fēng)機報警聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯設(shè)計
3.1兩段提升管催化裂化裝置主風(fēng)機簡介：
該主風(fēng)機是由沈陽鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的D120-110離心鼓風(fēng)機，其介質(zhì)是空氣，進口流量為120立方米/分鐘，進口壓力為0.35MPa，進口溫度為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)機開機條件：
在主風(fēng)機開機前以下五項必須滿足要求才能開機：主風(fēng)機入口蝶閥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)機允許啟動開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài)。
3.3主風(fēng)機停機條件
3.2.1溫度停機條件：當(dāng)一些關(guān)鍵部位溫度過高時控制站會發(fā)出停機信號。
3.3.2壓力停機條件：壓力停機采用的是三選二的方式，即三個潤滑油壓力PA1501A，PA1501B，PA1501C中如果有兩個壓力低于低低限（0.01MPa）則發(fā)出停機信號。
3.3.3軸振動停機條件：壓縮機低壓側(cè)軸振動XAHH1501或壓縮機高壓側(cè)軸振動XAHH1502信號超過高高限112μn時發(fā)出停機信號。
3.3.4軸位移停機條件：壓縮機軸向位移ZAHH1501信號超過高高限0.7mm時發(fā)出停機信號。
4. CS1000系統(tǒng)組態(tài)在主風(fēng)機報警聯(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，輸入輸出合計64點（固定），能操作32個規(guī)則。而且針對64點的輸入信號和輸出信號的分配，可以用8信號單位替換，該程序中使用的就是ST16功能塊。
4.1.2順序邏輯圖（LC64）：LC64塊是把輸入信號和輸出信號的關(guān)系用邏輯運算元件來記述的聯(lián)鎖塊對話框形式的功能塊，以聯(lián)鎖順控的控制為主要目的，可以使邏輯圖的表現(xiàn)按照原樣充分施展，它由條件信號、操作信號和邏輯圖部構(gòu)成。該程序中使用的邏輯圖塊LC64最多可以有32個條件信號，32個操作信號和64個邏輯元素。
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算塊的條件判定處理中啟動。根據(jù)RL塊中的關(guān)系式，判定兩個數(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)機聯(lián)鎖自保邏輯
4.2.1主風(fēng)機聯(lián)鎖自保順序控制圖（ST16）
圖1 ST0801組態(tài)示意圖
圖1中條件信號和條件規(guī)則都是空白，表示在每個掃描周期中都會無條件執(zhí)行操作信號的操作規(guī)則，既無論什么情況，每個掃描周期結(jié)束后都將[ZFJ]、[RL0801]以及[ZFJYS]的狀態(tài)設(shè)定為自動。（掃描周期設(shè)定為1秒）
4.2.2主風(fēng)機聯(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輸入，其中FC116.PV和FV1501A.PV都是閥位反饋的測量值，這里采用其測量值（PV）與條件值做出對比，當(dāng)其大于或小于條件值時，RL0801將給圖3的LC64塊提供一個條件信號。例如當(dāng)FC116.PV>20時，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，所以就不能輸出允許開機信號。相反當(dāng)FC116.PV<20時，圖3中的RL0801.X01.LT條件就能滿足。
4.2.3主風(fēng)機聯(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），它描述了每個條件和每個動作之間的邏輯關(guān)系。左邊一列是輸入信號，即邏輯關(guān)系的條件，右邊一列是輸出信號，是由條件的狀態(tài)通過邏輯元素的處理而產(chǎn)生的動作。圖中前面五個條件作為第一個邏輯元素——與門的輸入信號，如果沒有停機信號發(fā)生（由圖中的非門判定），則通過第二個與門輸出開機信號。這里的RL0801.X01.LT表示的是當(dāng)測量值比RL0801中的第一項（X01，即入口蝶閥閥位 ：與門FV116.PV）的條件值（20）小時，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的報警（在調(diào)整畫面中設(shè)定的低低限報警）處于正常狀態(tài);ZFJRUN.PV.ON表示主風(fēng)機允許啟動開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài); 主風(fēng)機備用油泵啟動PA1501A.PV.2表示壓力開關(guān)PA1501A接通，壓力低低限報警。這里面特別設(shè)計的“ZFJWD”、“ZFJYL”、“ZFJZD”、“ZFJWY”分別表示溫度、壓力、軸振動和軸位移的切除按鈕，可以隨時屏蔽掉相關(guān)條件。
圖3 ZFJ（LC64）組態(tài)示意圖
需要說明的是入口蝶閥FV116控制主風(fēng)機進風(fēng)量的大小，在開機時開度不宜超過20%，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實際上起的是放空的作用，由于開機時主風(fēng)不能立即并入催化兩器，所以FV1501A開度要大于95%，主風(fēng)全部放空。開機條件全部滿足時，控制站會發(fā)出一個脈沖信號給開關(guān)量輸出功能塊RO1501，使其模式變成自動（RO1501.MODE.AUT），輸出值變?yōu)?（即接通，圖中為RO1501.CSV.2），這樣主風(fēng)機就可以啟動了。
在主風(fēng)機運行過程中，如果出現(xiàn)關(guān)鍵部位溫度過高、潤滑油壓力過低、軸振動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)鎖停機信號。該信號將使主風(fēng)機和它的兩個附屬設(shè)備——增壓機連鎖停機，具體方式與開機時類似，只是輸出值變?yōu)?。
5.應(yīng)用情況：
主風(fēng)機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，在保護了主風(fēng)機自身的同時也為裝置的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，真正使裝置達到“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運行狀態(tài)。2003年兩段提升管催化裂化項目被科技部列為國家級“火炬計劃”。在2004年第六屆上海國際工業(yè)博覽會上“兩段提升管催化裂化工藝及設(shè)備”獲得了銀獎，這是全國高校參展歷屆工博會以來獲得的最高獎項。
6.本文作者創(chuàng)新點：
6.1本文所闡述的主風(fēng)機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。
6.2在實際應(yīng)用過程中，由于部分測量點偶爾會接觸不良，從而導(dǎo)致溫度信號失靈，這些測量點都深入到軸承或電機內(nèi)部，不到停工檢修無法修理。為了避免出現(xiàn)誤操作，我在該程序中設(shè)計了復(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，可以手動甩開這部分邏輯程序。
6.3在工藝上由于主油泵壓力有時會出現(xiàn)一定的波動，所以其壓力低低限的設(shè)定尤為重要，如果設(shè)高了會發(fā)生主油泵和備用油泵同時啟動，導(dǎo)致壓力超高，如果設(shè)低了會對主風(fēng)機產(chǎn)生損害。在調(diào)試過程中我們經(jīng)過多次實驗最終確定壓力低低限設(shè)在0.18MPa最為合理。
參考文獻：
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[2]Yokogawa Electric Corporation, System Configuration and Functions [M], YOKOGAWA
[3]Yokogawa Electric Corporation , Hardware Configuration and Function Manual [M],YOKOGAWA 1999