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CentumCS控制系统在聚酯装置上的应

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来源: 作者: 2018-10-25 11:13:02

Centum-CS控制系统在聚酯装置上的应用

导读:

摘要:介绍了横河公司的Centum-CS3000控制系统在年产20万吨聚酯装置中的应用,并列举一些典型控制回路以探讨该控制系统的用法。关键词:组态;聚酯装置;Centum-CS3000控制系统Abstract:The paper introduces the application of the Centum-CS3000 distributed control system in the 200 Mt/a PET plant and elaborates on typical control loop for some usage of the control ywords:Configuration; PET Plant; Centum-CS3000 Control System1 前言某20万吨/年聚酯装置于2007年七月下旬顺利开车投产,整套装置共有80余个控制回路,90余个测量回路,180余个报警联锁回路,I/O点数近900点。该生产装置的自动控制系统采用日本横河的Centum-CS3000分散型控制系统,从组态工作至系统投用,表现出良好的性能,既提高了组态工作的效率,又很好的完成了工艺流程控制的要求。本文即对此控制系统在PET装置上应用的硬件配置及典型控制回路的组态进行介绍。2 系统构成Centum系统是日本横河公司于1975年推出的世界上第一套分散型控制系统,自Centum系统问世以来,就以其可靠性高、技术先进、功能强大、使用方便等特点而深受世界各地用户的信赖。本装置应用的CS3000就是CS系列中最新的产品。Centum-CS3000是一个功能齐全的控制系统,综合了各种控制、管理、自动化以及实时控制数据和其它信息数据;其组态方便简单;模块采用表面安装技术,可带电插拔,并且具有1500VAC/分抗击性能,系统接地电阻100欧姆等多项高可靠性尖端技术,使系统具有极高的抗干扰和耐环境等特点,非常适用于石油、化工行业的运行环境。Centum-CS3000控制系统在聚酯(PET)装置上应用的配置情况如图1。图1 Centum-CS3000控制系统在聚酯装置应用配置图(1)FCS控制站:用于过程I/O信号输入输出及处理,完成连续的模拟量控制、逻辑/顺序控制及各种复杂运算等实时功能。为进一步保证工厂运行安全可靠,横河独家采用了可靠性极高的4CPU的PairSpare、Fail Safe结构设计,实现完全的容错冗余。(2)HIS工程师站:采用中文版Windows XP作为操作系统的通用PC机,安装组态、测试软件包,可进行工程组态和系统维护、软件测试、FCS仿真。当装置投用后,可以切换工程师站为操作员站来使用,实现对过程数据、设备状态和控制系统的监视和操作。(3)HIS操作员站:硬件配置与工程师站相同,仅软件配置不同。(4)通信络:系统采用两层络结构,上层是人机接口与过程控制站通信的监视络,采用遵循IEEEE802.4工业标准协议的冗余实时控制,通讯速率高达1Gbps;下层为I/O,连接着控制器与I/O卡件,采用与监视络相同的络。3 装置典型控制回路组态3.1 第一酯化反应器12-R01回流乙二醇(EG)摩尔比控制第一酯化反应器中通过一定的摩尔比(EG/PTA)发生酯化反应,而为了减少新鲜EG的消耗量,通常采用加入乙二醇分离塔回收的EG以达到这个目的,加入的EG流量与第一酯化反应器入口浆料流量成一定的比例加入,构成比值控制回路,其流程如图2所示。图2 浆料配置罐与第一酯化反应工艺管道及仪表流程图CS3000系统提供了比率功能块(RATIO),可通过它实现比值控制,组态构成如图3所示。图3 第一酯化反应回流乙二醇流量比值控制组态组态中使用了变量输入监视功能块(PVI)、常规PID控制功能块(PID),实现基本的模拟量监视及控制功能,这两个功能块也是使用较多的功能块。此外还用到了比率功能块(RATIO)和计算功能块(CALCU)等。组态中FF12002计算实际的回流比,YK12002用于设定回流比。SUM11023用于FI11023累计量的计算,这里需要说明的是在CS3000系统中,PVI、PID等功能块具有累计功能,具体实现是通过在组态中把Totalizer一项中时间一项设置为Hour,而此处根据工艺要求,只在12-R01进料时累积,回流状态时不累积,所以在组态时通过计算功能块实现了这项功能,具体做法是在CALCU功能块中编程,当12-R01进料状态(即=1)时,其结果(CPV)等于FI11023的累计量,而当12-R01进料状态(即=0)时,使FI11023的累计值(SUM)等于SUM11023的结果(CPV)的值,SUM11023编程如下:PROGRAMIF (0) THENCPV=MEND IFIF (1) M=CPVEND IFEND3.2 第一酯化反应器12-R01液位与浆料泵11-P01.1/2转速串级控制如图2流程所示,第一酯化反应器12-R01设置了两台液位变送器(LT-12009、LT-12019),正常生产时可供液位控制选择之用。液位与浆料泵转速之和控制功能块SIC11022构成串级回路,SIC11022的输入值SF11022为转速和,输出再分别与两台浆料泵的各自速度控制功能块作串级设定,从而达到液位与转速的优化控制,组态构成如图4所示图4 第一酯化反应器液位与浆料泵转速串级控制组态组态中除3.1所述的常规PID控制功能块(PID)和计算功能块(CALCU)等,还使用了选择功能块(SS-H),装置投运后,操作人员可通过修改其SW值进而选择用于回路控制的液位变送器;此外还使用了串级控制信号分布功能块(FOUT),用以把SIC11022的输出信号分别给两台浆料泵各自转速控制作设定。装置投产后,实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠,实现了工艺操作的要求。3.3 终缩聚反应器液位与熔体出料泵转速、时产量设定、日产量设定选择控制图5 终缩聚反应器液位与熔体出料泵转速、时产量设定、日产量设定选择控制组态组态构成如图5,此回路初期组态类似于3.2所述的液位与转速串级控制,然而笔者在现场时,在与操作人员的交谈中得知,由于不同人员的操作习惯,他们希望这个回路可以有多种选择,熔体泵转速和控制功能块SIC16009

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