Honeywell TPS 系統(tǒng)在催化重整裝置中的應(yīng)用

1、Honeywell TPS 系統(tǒng)在催化重整裝置中的應(yīng)用劉建宇 大慶煉化公司機(jī)電儀廠 04595616461 摘要：本文共分兩部分，第一部分著重介紹Honeywell公司的TPS系統(tǒng)。第二部分著重介紹該系統(tǒng)在催化重整裝置中對(duì)一些特殊控制功能的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：DCS、TPS系統(tǒng)、控制方案煉油廠催化重整裝置的主控室內(nèi)原來采用盤裝二次表的控制方式。在今年的改擴(kuò)建工程中新增了許多回路。但控制盤已無法增加二次表，且原來的二次表由于運(yùn)行多年，故障率高，已無法滿足生產(chǎn)的需要。因此在改造工程中將室內(nèi)的通道式儀表盤取消，更換為集散控制系統(tǒng)。經(jīng)過技術(shù)招標(biāo)，采用了Honeywell公司的TPS系統(tǒng)。一、 Honey

2、well的TPS系統(tǒng)Honeywell TPS系統(tǒng)由以下5部分組成歷史模件HM（冗余）操作站GUS 2操作站GUS 1 LCN 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM（冗余）高性能控制站HPM（冗余） UCN 圖一、TPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1、 操作站GUS它是由顯示器、主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等組成的人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、集中操作和集中管理。TPS系統(tǒng)采用Windows NT操作系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、操作方便、開放性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。TPS系統(tǒng)將自動(dòng)控制功能與信息管理技術(shù)融為一體，可以向用戶提供全方位的解決方案。2、 歷史模件HM HM用于存儲(chǔ)系統(tǒng)信息及與生產(chǎn)過程相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)。在硬件上為硬盤冗余結(jié)構(gòu)。具體存儲(chǔ)內(nèi)

3、容包括：、連續(xù)過程歷史數(shù)據(jù) 、事件雜志 、過程事件 、系統(tǒng)順序事件 、圖形文件 、數(shù)據(jù)庫(kù) 、用戶文件 、系統(tǒng)組態(tài)文件 、系統(tǒng)文件 、在線分析軟件。3、 網(wǎng)絡(luò)接口模件NIMNIM提供了LCN與UCN網(wǎng)絡(luò)之間的通道，完成LCN與UCN網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸技術(shù)和通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。NIM的冗余配置使得當(dāng)主NIM發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用的NIM上，保證操作的連續(xù)性。4、 高性能控制器HPMHPM具有高度靈活的數(shù)據(jù)采集輸入輸出和控制功能，可實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制、邏輯控制和順序控制。它采用先進(jìn)的多處理器結(jié)構(gòu)，用不同的處理器完成不同的任務(wù)。HPM包括高性能過程管理站模件HPMM、I/O子系統(tǒng)、FTA及電源等組成。HPMM由

4、控制/通訊卡及I/O鏈路接口卡組成。I/O子系統(tǒng)由多種I/O信號(hào)處理卡完成所有現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和控制功能，不需要HPMM介入。HPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖二。HPM控制站具有如下特點(diǎn)：、冗余控制器模件HPMM，冗余電源系統(tǒng)，冗余控制I/O卡件，冗余通訊電纜，保證安全性、多處理器結(jié)構(gòu)（每個(gè)IOP均有獨(dú)立的CPU），系統(tǒng)負(fù)荷低、能通過SI串行接口卡與MODBUS兼容子系統(tǒng)、AB子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊、能用豐富的軟件模塊搭建各種復(fù)雜控制方案?？捎肅L語言編寫實(shí)現(xiàn)所需求的特殊算法或批量控制功能。、數(shù)據(jù)點(diǎn)的分配可以在線靈活修改。、全部卡件采用先進(jìn)的高質(zhì)量防腐劑涂面，可靠耐用。、所有卡件可以帶電插拔、更換。5、 控制網(wǎng)絡(luò)

5、包括局域控制網(wǎng)絡(luò)LCN和萬能控制網(wǎng)絡(luò)UCN。LCN網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中管理，UCN網(wǎng)實(shí)現(xiàn)過程功能，與HPM、LM、SM、PLC等相連，實(shí)現(xiàn)各種控制功能。GUS 2GUS 1HM LCN電纜NIM1NIM2FTAIOP1UCN接口模件控制/通訊處理器I/O鏈接處理器 I/O卡冗余IOP2 。 。 現(xiàn)場(chǎng) 。 接線UCN接口模件控制/通訊處理器I/O鏈接處理器 FTAIOPn 冗余I/0鏈接電纜 冗余UCN電纜 圖二、HPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖二、DCS系統(tǒng)的施工及控制系統(tǒng)的組態(tài)、DCS系統(tǒng)的施工此次改造將原來的通道式儀表盤拆除，室內(nèi)所有的盤裝、架裝表均取消，只保留現(xiàn)場(chǎng)來的信號(hào)電纜。新增的DCS系統(tǒng)主要包括兩臺(tái)操作站、

6、一臺(tái)工程師站、一個(gè)LCN機(jī)柜（內(nèi)部裝有HM和NIM）、兩個(gè)HPM柜、一個(gè)電源柜、一個(gè)安全柵柜。由于設(shè)計(jì)院不負(fù)責(zé)控制室內(nèi)的設(shè)計(jì)，因此有關(guān)各個(gè)機(jī)柜的擺放、控制站硬件資源的分配、電源的分配、回路接線圖等都由我們自己設(shè)計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)柜安裝、回路接線由我們自己完成；用戶軟件的組態(tài)也由我們自己完成，因此整個(gè)DCS系統(tǒng)的施工完全是由我們儀表分公司獨(dú)立完成。從兩個(gè)多月的運(yùn)行情況看，系統(tǒng)工作完全正常、。這充分表明儀表分公司在有關(guān)DCS系統(tǒng)的總體規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)施工、軟件組態(tài)等方面已具有相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)力。HPMFTA柜HPM卡件柜LCN柜機(jī)組PLC柜2機(jī)組PLC柜1電源柜安全柵柜輔助盤打印機(jī)操作站操作站工程師站電源電纜信號(hào)電

7、纜通訊電纜 圖三、控制室內(nèi)DCS系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖、控制系統(tǒng)軟件的組態(tài)主要包括以下幾大部分：1、LCN網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)主要定義LCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)的地址、類型、硬件配置等；以及系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置；HM的存儲(chǔ)空間的劃分及初始化；系統(tǒng)軟件的拷貝2、UCN網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)主要定義UCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)地址、類型、硬件配置等；硬件I/O點(diǎn)的組態(tài)，控制算法的選擇及回路的連接3、數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)主要定義每個(gè)操作區(qū)域中包含的單元數(shù)，操作組的定義，多種記錄的編制4、用戶流程圖的繪制流程圖中具有現(xiàn)場(chǎng)各種工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，以及塔罐液位、機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)等動(dòng)態(tài)顯示，是操作員監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程的窗口。5、連續(xù)歷史組的組態(tài)將需要進(jìn)行歷史存儲(chǔ)的工藝參數(shù)進(jìn)

8、行定義 6、用戶自定義鍵的組態(tài) 用于定義最多86個(gè)用戶自定義鍵的功能，例如用于調(diào)用某個(gè)流程圖、操作組等畫面。、特殊控制功能的實(shí)現(xiàn)催化重整自控系統(tǒng)除常規(guī)單回控制外，還有串級(jí)、分程、選擇控制等復(fù)雜控制回路。另外，原設(shè)計(jì)中有專門用于實(shí)現(xiàn)裝置ESD功能的PLC和輔助操作臺(tái)。但施工過程中，設(shè)計(jì)出變更將PLC和輔助操作臺(tái)取消，由DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝置ESD功能。這是此次DCS系統(tǒng)改造施工中的技術(shù)難點(diǎn)。下面重點(diǎn)對(duì)DCS系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)裝置ESD聯(lián)鎖功能進(jìn)行介紹。本裝置ESD聯(lián)鎖主要功能是：、當(dāng)燃料氣壓力低低時(shí)關(guān)閉燃料氣緊急切斷閥，防止回火；、當(dāng)進(jìn)料泵出口流量低低時(shí)，停泵并關(guān)閉相應(yīng)加熱爐的燃料氣緊急切斷閥；、當(dāng)四合一

9、爐的鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，打開四個(gè)快開風(fēng)門繼續(xù)供風(fēng)。ESD聯(lián)鎖功能通過以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：、模擬操作臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)中有輔助操作臺(tái)，上面安裝有多個(gè)旁路切換開關(guān)、手動(dòng)聯(lián)鎖按鈕、復(fù)位按鈕。操作臺(tái)取消后，必須在DCS操作站上做一幅模擬操作臺(tái)功能的流程圖，上面畫有各種開關(guān)及按鈕。這些開關(guān)及按鈕必須向真的一樣可以操作，實(shí)現(xiàn)其特定功能。如下圖所示。圖中 表示旁路切換開關(guān)， 表示按鈕。當(dāng)旁路開關(guān)的箭頭偏向右側(cè)的“A”位置時(shí)，表示開關(guān)處于自動(dòng)位置，此時(shí)箭頭為綠色。當(dāng)旁路開關(guān)的箭頭偏向左側(cè)的“B”位置時(shí)，表示開關(guān)處于旁路位置，此時(shí)箭頭為紅色。旁路開關(guān)下面的文字表示被旁路的聯(lián)鎖信號(hào)名稱，名稱前面的方塊表示聯(lián)鎖信號(hào)的狀

10、態(tài)。綠色表示信號(hào)正常，紅色表示聯(lián)鎖條件滿足。當(dāng)按鈕的內(nèi)部為綠色時(shí)，表示按鈕沒有按下。當(dāng)按鈕的內(nèi)部為紅色時(shí)，表示按鈕按下。要實(shí)現(xiàn)上述功能，首先要找到合適的功能塊，使它的某個(gè)參數(shù)既能夠被畫面上的操作改變狀態(tài)，而且又能作為邏輯功能塊的輸入信號(hào)。經(jīng)過查找、測(cè)試，選擇了“Switch”模塊，它的S1、S2等參數(shù)既能被畫面操作改變狀態(tài)，又能作為邏輯功能塊的輸入信號(hào)。其次要對(duì)模擬操作臺(tái)畫面中的開關(guān)或按鈕編輯腳本，實(shí)現(xiàn)正確的操作及顯示。下面是開關(guān)的腳本，它實(shí)現(xiàn)的功能是：用鼠標(biāo)左鍵單擊開關(guān)的圖形，則彈出一個(gè)對(duì)話框，提示你是否進(jìn)行操作，如果選擇是的，則系統(tǒng)自動(dòng)改變相應(yīng)的“Switch”模塊的S1、S2的狀態(tài)，同時(shí)

11、改變箭頭的偏轉(zhuǎn)方向及顏色。旁路開關(guān)的腳本編輯：Sub OnLButtonClick()If lcn.pb1201.s2 then Begin Dialog Userdialog ，170，48，“Conform Dialog”O(jiān)KButton 122，7，40，14CancelButton 122，27，40，14 Text 16,16,100,20, “Press “OK”to switch to state “BYPASS”control?！?，。Text1End DialogDim a as userdialogr%=dialog（a）if r%= -1 then lcn.pb1201.s

12、2=“false”lcn.pb1201.s1=“true”End ifElseBegin Dialog Userdialog1 ，170，48，“Conform Dialog”O(jiān)KButton 122，7，40，14CancelButton 122，27，40，14 Text 16,16,100,20, “Press “OK”to switch to state “AUTO”control。”，。Text1End DialogDim b as userdialog1r%=dialog（b）if r%= -1 then lcn.pb1201.s1=“false”lcn.pb1201.s2=“tr

13、ue”End ifEnd ifEnd SubSub OnDataChange() If Lcn. pb1201.s2 then Group10.visible=true Else Group10.visible=false End if If Lcn. pb1201.s2 then Group09.visible=false Else Group09.visible=true End if End sub、聯(lián)鎖邏輯功能的實(shí)現(xiàn)例如加熱爐F3202的聯(lián)鎖邏輯圖如下：燃料氣壓力低低PALL13611SRANDOR燃料氣閥切斷XCV1359 1燃料氣壓力低低PALL1370 10燃料氣壓力旁路PB11

14、08 1手動(dòng)停爐按鈕PB11090復(fù)位按鈕PB1110實(shí)現(xiàn)該聯(lián)鎖邏輯的功能框圖如下：壓力聯(lián)鎖信號(hào)數(shù)字組合點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)切斷閥邏輯點(diǎn)數(shù)字輸出點(diǎn)閥位回訊開關(guān)及按鈕信號(hào)數(shù)字輸入點(diǎn)燃料氣壓力信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)的壓力開關(guān)和壓力變送器分別測(cè)量，送到控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行二取二，即只有壓力開關(guān)和壓力變送器同時(shí)測(cè)出燃料氣壓力低，才能發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)。旁路開關(guān)和按鈕用“SWITCH”模塊來實(shí)現(xiàn)。邏輯功能用邏輯點(diǎn)（LOGIC POINT）實(shí)現(xiàn)。聯(lián)鎖邏輯輸出通過數(shù)字組合點(diǎn)（DIGITAL COMPOSITE POING）實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。下面重點(diǎn)對(duì)邏輯點(diǎn)進(jìn)行介紹邏輯點(diǎn)主要包括邏輯塊、輸入連接、輸出連接、旗標(biāo)點(diǎn)、數(shù)字點(diǎn)等幾部分。輸入連接 邏

15、輯塊 輸出連接LOGALG1LISRC（1）-L（1） SO（1） LOSRC（1） LODSTN（1）。 LOENBL（1）。 。 。LOGALG1LISRC（12）-L（12） SO（24） LOSRC（12） LODSTN（12） LOENBL（12）數(shù)據(jù)點(diǎn) 旗標(biāo)點(diǎn)NN（1）NN(8) FL（1）FL（12）1個(gè)邏輯點(diǎn)最多可以有12個(gè)輸入、24個(gè)邏輯塊、12個(gè)輸出。實(shí)際數(shù)量由LOGMIX參數(shù)決定，有12-24-4、12-16-8、12-8-12三種組合方式。邏輯塊能完成的功能如下：序號(hào)邏輯功能功能符號(hào)序號(hào)邏輯功能功能符號(hào)1與AND11大于GT2或OR12大于等于GE3與非NAND13小于

16、LT4或非NOR14小于等于LE5非NOT15固定脈沖PULSE6異或XOR16最大寬度脈沖MAXPULSE7四選二QOR217最小寬度脈沖MINPULSE8四選三QOR318上升沿延時(shí)ONDLY9等于EQ19下降沿延時(shí)OFFDLY10不等于NE20R-S觸發(fā)器FLIPFLOP從上表可以看出邏輯點(diǎn)所提供的功能完全滿足實(shí)現(xiàn)裝置ESD聯(lián)鎖邏輯功能的要求。組態(tài)后的邏輯功能經(jīng)過開工前的聯(lián)鎖調(diào)試以及開工中的應(yīng)用，完全符合設(shè)計(jì)要求，能夠起到緊急情況下安全保護(hù)的作用。三、結(jié)論從幾個(gè)月的運(yùn)行情況看，這套DCS系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，提供的控制手段和控制精度完全滿足工藝生產(chǎn)的要求。提供的操作界面友好、靈活，深受工藝人員的好評(píng)。當(dāng)然從另一方面也體現(xiàn)出儀表分