APC接口原理及實現(xiàn)方法

APC接口技術(shù)原理及實現(xiàn)方法1.引言近年來國內(nèi)外石油化工行業(yè)以增加產(chǎn)品收率、降低原料和動力消耗，保證生產(chǎn)裝置的優(yōu)化和安全平穩(wěn)運行，提高經(jīng)濟效益為目標，對裝置配套先進控制系統(tǒng)（APC）,給生產(chǎn)裝置帶來顯著的經(jīng)濟效益。本文通過先進控制技術(shù)軟件和DCS控制系統(tǒng)連接接口的原理和實現(xiàn)方法的研究，并以大慶石化分公司全密度裝置采用的橫河公司CS3000控制系統(tǒng)和美國Univation公司的先進控制軟件接口連接為實例，介紹先進控制軟件與DCS系統(tǒng)接口的原理及實現(xiàn)方法。關(guān)于UnivationTechnologies公司Univation公司制定了以UNIPOL?聚乙烯氣相工藝、UCAT?傳統(tǒng)催化劑、XCAT?茂金屬催化劑和PRODIGY?雙峰高密度聚乙烯催化劑為重點的全面技術(shù)計劃。UNIVATION、XCAT、PRODIGY和藝術(shù)化的“UnivationTechnologies”和“U”字母標記是UnivationTechnologies公司的注冊商標（在美國專利商標局注冊）。UNIPOL和UCAT是陶氏化學(xué)公司或其附屬公司的注冊商標（在美國專利商標局注冊）。UnivationTechnologies公司經(jīng)授權(quán)使用UNIPOL和UCAT。國內(nèi)的全密度裝置很多都采用Univation公司的UNIPOLPE技術(shù)，包括引進相應(yīng)的先進過程控制（APC）系統(tǒng)。例如：對榆林能化公司的授權(quán)許可進一步擴大了Univation公司的在華客戶群。目前，中國已投產(chǎn)或在建的UNIPOL?聚乙烯工藝反應(yīng)器裝置已有20多套oUnivation公司最近宣布在華動工興建新的UCAT?J催化劑裝置。UnivationTechnologies公司副總裁StevenStanley說，“該裝置將滿足當(dāng)?shù)孬@得UNIPOL?氣相法聚乙烯工藝使用許可的企業(yè)對催化劑的需求。隨著中國聚乙烯需求增長以及產(chǎn)品要求發(fā)生變化，我們靈活的工藝技術(shù)，再加上我們高級催化劑產(chǎn)品的支持，將有助于榆林能化公司把握更多機會?！敝袊痛髴c石化分公司全密度裝APC是目前國內(nèi)正在投用的最先進、最新型的系統(tǒng)。通過實施先進控制，可以改善過程動態(tài)，減少過程變量的波動幅度，使之能更接近其優(yōu)化目標值，從而使生產(chǎn)裝置在接近其約束邊界條件下運行，最終達到增強裝置運行的穩(wěn)定性和安全性、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高目標產(chǎn)品收率等目的。但是我們面臨的同一個問題就是APC和DCS這兩個系統(tǒng)是如何銜接的。雖然各個廠家DCS系統(tǒng)和先進控制軟件不盡相同，但兩者接口的實現(xiàn)方法卻是大同小異。2.APC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大慶石化公司全密度聚乙烯裝置APC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。FRE-05全密度暉統(tǒng)配冒圏HI510&C-HISK59FRE-05全密度暉統(tǒng)配冒圏HI510&C-HISK59HI51C50HES1D57HI51056HIS1D55HIS1C54MISX5 GDSHE竊三方廠耗供滾哄藍豳拱％II機圖1全密度聚乙烯APC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用OPC服務(wù)器完成APC與DCS的數(shù)據(jù)交換，即在Univation公司的APC服務(wù)器上安裝MatriconOPC服務(wù)軟件的Client端,在橫河公司CS3000系統(tǒng)的OPC服務(wù)器上安裝MatriconOPC服務(wù)軟件的Server端，通過OPC協(xié)議實現(xiàn)APC與DCS的數(shù)據(jù)交換。實時運行時啟動OPC服務(wù)進程,APC軟件通過自帶的OPC客戶模塊與DCS網(wǎng)絡(luò)上的OPC服務(wù)器相連，通過OPC服務(wù)器讀取最新的實時測量數(shù)據(jù)，并將輸出數(shù)據(jù)送給OPC服務(wù)器，再由OPC服務(wù)器將數(shù)據(jù)實時地傳送上相應(yīng)的控制模塊。采用OPC通訊方式最大優(yōu)點是安全可靠，不需要修改DCS的原有組態(tài)。3.具體實施步驟下面以全密度裝置的一個控制回路FIC4001-1為例，具體說明APC與DCS之間的接口是如何實現(xiàn)的。3.1基礎(chǔ)工作首先在橫河CS3000系統(tǒng)中建立PID模塊FIC4001-1并下裝主程序，使操作工能夠?qū)υ摶芈愤M行手動/自動操作。根據(jù)上文所述APC服務(wù)器可以通過OPC服務(wù)器和橫河底層數(shù)據(jù)庫相連，這樣APC服務(wù)器就可以讀取到DCS數(shù)據(jù)庫中的任何數(shù)據(jù)。然后在DCS系統(tǒng)中建立一個寄存器模塊（BUF）,該寄存器模塊可以記錄16個單獨的數(shù)據(jù)，將APC需要的FIC4001-1的相關(guān)參數(shù)如當(dāng)前值（PV）,設(shè)定值（SV）,輸出值（MV）等寄存在當(dāng)中，供APC讀取使用。表1APC及DCS相關(guān)變量對照表APC相關(guān)變量及說明DCS相關(guān)數(shù)據(jù)項備注REQUEST:發(fā)送請求XXXREQ.PVXXX代表PID模塊名，如FIC4001-1CONTROLMODE:控制模式XXXM.SWXXX代表SW模塊名RSV:APC遠程設(shè)定值BUF.DT01BUF模塊的第一個數(shù)據(jù)WD:APC看門狗變量BUF.DT02BUF模塊的第二個數(shù)據(jù)ACCEPT:APC握手信號BUF.DT03BUF模塊的第三個數(shù)據(jù)SHED:APC脫離控制BUF.DT04BUF模塊的第四個數(shù)據(jù)MV:PID模塊的手動輸出BUF.DT05BUF模塊的第五個數(shù)據(jù)SV:PID模塊的設(shè)定值BUF.DT06BUF模塊的第六個數(shù)據(jù)3.2實現(xiàn)方法在DCS中的實現(xiàn)我們通過在橫河系統(tǒng)中建立8個功能塊并在CALCU功能塊中進行語句編程實現(xiàn)了上述APC與DCS接口。虹■匚控制II-FIC4a01-l圖2實現(xiàn)接口所采用的DCS功能塊其中，F(xiàn)IC4001-1BUF是數(shù)據(jù)寄存器模塊，其記錄的數(shù)據(jù)參見表1；FIC4001-1M是FIC4001-1的模式記錄模塊，它將FIC4001-1的模式記錄并通過OPC服務(wù)器傳給APC；LC40011是一個邏輯塊用于實現(xiàn)APC與DCS間的握手邏輯及脫離邏輯和相關(guān)的報警信號；RL40011是一個比較模塊用于判斷APC的SHED和WD信號是否產(chǎn)生。C40011是計算模塊在此塊中通過編程來實現(xiàn)在模式切換的過程中，RSV及SV等各變量的賦值；F40011通過編程來實現(xiàn)握手時間計時器的設(shè)定；ST40011通過順控表編程來實現(xiàn)DCS對WD變量的監(jiān)測及報警；TM40011是一個計時器與ST40011搭配使用。4.具體程序修改為了確保在APC發(fā)生故障或者通訊中斷產(chǎn)生大的生產(chǎn)波動，將對每個APC回路增加信號限幅。具體以回路FIC4001-30為例，詳細修改如下：⑴計算塊C4001-30中增加限幅判斷功能ALIASFIC400130RSVFIC4001-30.RSVALIASFICSVFIC4001-30.SVALIASF400130MVFIC4001-30.MVALIASBUFDT05FIC4001-30BUF.DT05ALIASBUFDT06FIC4001-30BUF.DT06ALIASBUFDT01FIC4001-30BUF.DT01ALIASBUFDT02FIC4001-30BUF.DT02ALIASBUFDT07FIC4001-30BUF.DT07新增APC來設(shè)定值處理ALIASBUFDT08FIC4001-30BUF.DT08!新增寄存APC來設(shè)定值與當(dāng)前設(shè)定值差的絕對值A(chǔ)LIASD400130PVD4001-30.PVALIASMSWFIC4001-30M.SWBUFDT06=F400130MVPT01=BUFDT07-BUFDT01!APC設(shè)定值差I(lǐng)F({FIC4001-30.MODE.AUT}==1)THENFICSV=FIC400130RSVBUFDT01=BUFDT05BUFDT05=FICSVBUFDT08=0!APC設(shè)定值差清零

MSW=1ENDIFIF({FIC4001-30.MODE.RCAS}==1and{RL4001-30.X03.LT}==1)THEND400130PV=BUFDT02BUFDT07=BUFDT01!APC來設(shè)定值賦值給BUFDT07FIC400130RSV=BUFDT01FICSV=BUFDT01BUFDT08=DABS(PT01)!APC設(shè)定值差取絕對值MSW=3ENDIFIF({FIC4001-30.MODE.MAN}==1)THENMSW=0BUFDT08=0!APC設(shè)定值差清零ENDIFIF({FIC4001-30.MODE.CAS}==1)THENMSW=2ENDIFSHED報警RL40D1-30.X02.E^EL40D1-30,^03.G&⑵邏輯塊LC4001-30中加入超出限幅脫離APCSHED報警RL40D1-30.X02.E^EL40D1-30,^03.G& 5 L5S新增APC來設(shè)定值變化過大報警設(shè)定憶孫化辻犬報崑俁持E秒M（⑶關(guān)系式塊RL4001-30增加設(shè)定設(shè)定值限幅值No.OperatorFIC4001-20BUF.DTO3RelatiunalOp已rat￡□n2 2.FIC4001-30BUF.DT04RelationalOperationFIC4001-30BUF.DT08Relatj-