Honeywell TPS 系统在催化重整装置中的应用

1、Honeywell TPS 系统在催化重整装置中的应用刘建宇 大庆炼化公司机电仪厂 04595616461 摘要：本文共分两部分，第一部分着重介绍Honeywell公司的TPS系统。第二部分着重介绍该系统在催化重整装置中对一些特殊控制功能的实现方法。关键词：DCS、TPS系统、控制方案炼油厂催化重整装置的主控室内原来采用盘装二次表的控制方式。在今年的改扩建工程中新增了许多回路。但控制盘已无法增加二次表，且原来的二次表由于运行多年，故障率高，已无法满足生产的需要。因此在改造工程中将室内的通道式仪表盘取消，更换为集散控制系统。经过技术招标，采用了Honeywell公司的TPS系统。一、 Honey

2、well的TPS系统Honeywell TPS系统由以下5部分组成历史模件HM（冗余）操作站GUS 2操作站GUS 1 LCN 网络接口模件NIM（冗余）高性能控制站HPM（冗余） UCN 图一、TPS系统结构简图1、 操作站GUS它是由显示器、主机、键盘、鼠标等组成的人机接口，实现集中监视、集中操作和集中管理。TPS系统采用Windows NT操作系统，具有技术先进、功能强大、操作方便、开放性好、安全性高等优点。TPS系统将自动控制功能与信息管理技术融为一体，可以向用户提供全方位的解决方案。2、 历史模件HM HM用于存储系统信息及与生产过程相关的历史数据。在硬件上为硬盘冗余结构。具体存储内

3、容包括：、连续过程历史数据 、事件杂志 、过程事件 、系统顺序事件 、图形文件 、数据库 、用户文件 、系统组态文件 、系统文件 、在线分析软件。3、 网络接口模件NIMNIM提供了LCN与UCN网络之间的通道，完成LCN与UCN网络之间的传输技术和通讯协议的转换。NIM的冗余配置使得当主NIM发生故障时，自动切换到备用的NIM上，保证操作的连续性。4、 高性能控制器HPMHPM具有高度灵活的数据采集输入输出和控制功能，可实现常规控制、逻辑控制和顺序控制。它采用先进的多处理器结构，用不同的处理器完成不同的任务。HPM包括高性能过程管理站模件HPMM、I/O子系统、FTA及电源等组成。HPMM由

4、控制/通讯卡及I/O链路接口卡组成。I/O子系统由多种I/O信号处理卡完成所有现场信号的采集和控制功能，不需要HPMM介入。HPM内部结构见图二。HPM控制站具有如下特点：、冗余控制器模件HPMM，冗余电源系统，冗余控制I/O卡件，冗余通讯电缆，保证安全性、多处理器结构（每个IOP均有独立的CPU），系统负荷低、能通过SI串行接口卡与MODBUS兼容子系统、AB子系统进行双向通讯、能用丰富的软件模块搭建各种复杂控制方案。可用CL语言编写实现所需求的特殊算法或批量控制功能。、数据点的分配可以在线灵活修改。、全部卡件采用先进的高质量防腐剂涂面，可靠耐用。、所有卡件可以带电插拔、更换。5、 控制网络

5、包括局域控制网络LCN和万能控制网络UCN。LCN网实现集中管理，UCN网实现过程功能，与HPM、LM、SM、PLC等相连，实现各种控制功能。GUS 2GUS 1HM LCN电缆NIM1NIM2FTAIOP1UCN接口模件控制/通讯处理器I/O链接处理器 I/O卡冗余IOP2 。 。 现场 。 接线UCN接口模件控制/通讯处理器I/O链接处理器 FTAIOPn 冗余I/0链接电缆 冗余UCN电缆 图二、HPM内部结构图二、DCS系统的施工及控制系统的组态、DCS系统的施工此次改造将原来的通道式仪表盘拆除，室内所有的盘装、架装表均取消，只保留现场来的信号电缆。新增的DCS系统主要包括两台操作站、

6、一台工程师站、一个LCN机柜（内部装有HM和NIM）、两个HPM柜、一个电源柜、一个安全栅柜。由于设计院不负责控制室内的设计，因此有关各个机柜的摆放、控制站硬件资源的分配、电源的分配、回路接线图等都由我们自己设计；现场的机柜安装、回路接线由我们自己完成；用户软件的组态也由我们自己完成，因此整个DCS系统的施工完全是由我们仪表分公司独立完成。从两个多月的运行情况看，系统工作完全正常、。这充分表明仪表分公司在有关DCS系统的总体规划、现场施工、软件组态等方面已具有相当强的实力。HPMFTA柜HPM卡件柜LCN柜机组PLC柜2机组PLC柜1电源柜安全栅柜辅助盘打印机操作站操作站工程师站电源电缆信号电

7、缆通讯电缆 图三、控制室内DCS系统布置简图、控制系统软件的组态主要包括以下几大部分：1、LCN网络的组态主要定义LCN网络上的节点的地址、类型、硬件配置等；以及系统参数的设置；HM的存储空间的划分及初始化；系统软件的拷贝2、UCN网络的组态主要定义UCN网络上的节点地址、类型、硬件配置等；硬件I/O点的组态，控制算法的选择及回路的连接3、数据库的组态主要定义每个操作区域中包含的单元数，操作组的定义，多种记录的编制4、用户流程图的绘制流程图中具有现场各种工艺参数的实时数据显示，以及塔罐液位、机泵运转等动态显示，是操作员监视、控制生产过程的窗口。5、连续历史组的组态将需要进行历史存储的工艺参数进

8、行定义 6、用户自定义键的组态 用于定义最多86个用户自定义键的功能，例如用于调用某个流程图、操作组等画面。、特殊控制功能的实现催化重整自控系统除常规单回控制外，还有串级、分程、选择控制等复杂控制回路。另外，原设计中有专门用于实现装置ESD功能的PLC和辅助操作台。但施工过程中，设计出变更将PLC和辅助操作台取消，由DCS系统实现装置ESD功能。这是此次DCS系统改造施工中的技术难点。下面重点对DCS系统如何实现装置ESD联锁功能进行介绍。本装置ESD联锁主要功能是：、当燃料气压力低低时关闭燃料气紧急切断阀，防止回火；、当进料泵出口流量低低时，停泵并关闭相应加热炉的燃料气紧急切断阀；、当四合一

9、炉的鼓风机停止运行时，打开四个快开风门继续供风。ESD联锁功能通过以下两个方面实现：、模拟操作台功能的实现原设计中有辅助操作台，上面安装有多个旁路切换开关、手动联锁按钮、复位按钮。操作台取消后，必须在DCS操作站上做一幅模拟操作台功能的流程图，上面画有各种开关及按钮。这些开关及按钮必须向真的一样可以操作，实现其特定功能。如下图所示。图中 表示旁路切换开关， 表示按钮。当旁路开关的箭头偏向右侧的“A”位置时，表示开关处于自动位置，此时箭头为绿色。当旁路开关的箭头偏向左侧的“B”位置时，表示开关处于旁路位置，此时箭头为红色。旁路开关下面的文字表示被旁路的联锁信号名称，名称前面的方块表示联锁信号的状

10、态。绿色表示信号正常，红色表示联锁条件满足。当按钮的内部为绿色时，表示按钮没有按下。当按钮的内部为红色时，表示按钮按下。要实现上述功能，首先要找到合适的功能块，使它的某个参数既能够被画面上的操作改变状态，而且又能作为逻辑功能块的输入信号。经过查找、测试，选择了“Switch”模块，它的S1、S2等参数既能被画面操作改变状态，又能作为逻辑功能块的输入信号。其次要对模拟操作台画面中的开关或按钮编辑脚本，实现正确的操作及显示。下面是开关的脚本，它实现的功能是：用鼠标左键单击开关的图形，则弹出一个对话框，提示你是否进行操作，如果选择是的，则系统自动改变相应的“Switch”模块的S1、S2的状态，同时

11、改变箭头的偏转方向及颜色。旁路开关的脚本编辑：Sub OnLButtonClick()If lcn.pb1201.s2 then Begin Dialog Userdialog ，170，48，“Conform Dialog”OKButton 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”OKButton 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、联锁逻辑功能的实现例如加热炉F3202的联锁逻辑图如下：燃料气压力低低PALL13611SRANDOR燃料气阀切断XCV1359 1燃料气压力低低PALL1370 10燃料气压力旁路PB11

14、08 1手动停炉按钮PB11090复位按钮PB1110实现该联锁逻辑的功能框图如下：压力联锁信号数字组合点现场切断阀逻辑点数字输出点阀位回讯开关及按钮信号数字输入点燃料气压力信号由现场的压力开关和压力变送器分别测量，送到控制系统内进行二取二，即只有压力开关和压力变送器同时测出燃料气压力低，才能发出联锁信号。旁路开关和按钮用“SWITCH”模块来实现。逻辑功能用逻辑点（LOGIC POINT）实现。联锁逻辑输出通过数字组合点（DIGITAL COMPOSITE POING）实现对现场设备的控制。下面重点对逻辑点进行介绍逻辑点主要包括逻辑块、输入连接、输出连接、旗标点、数字点等几部分。输入连接 逻

15、辑块 输出连接LOGALG1LISRC（1）-L（1） SO（1） LOSRC（1） LODSTN（1）。 LOENBL（1）。 。 。LOGALG1LISRC（12）-L（12） SO（24） LOSRC（12） LODSTN（12） LOENBL（12）数据点 旗标点NN（1）NN(8) FL（1）FL（12）1个逻辑点最多可以有12个输入、24个逻辑块、12个输出。实际数量由LOGMIX参数决定，有12-24-4、12-16-8、12-8-12三种组合方式。逻辑块能完成的功能如下：序号逻辑功能功能符号序号逻辑功能功能符号1与AND11大于GT2或OR12大于等于GE3与非NAND13小于

16、LT4或非NOR14小于等于LE5非NOT15固定脉冲PULSE6异或XOR16最大宽度脉冲MAXPULSE7四选二QOR217最小宽度脉冲MINPULSE8四选三QOR318上升沿延时ONDLY9等于EQ19下降沿延时OFFDLY10不等于NE20R-S触发器FLIPFLOP从上表可以看出逻辑点所提供的功能完全满足实现装置ESD联锁逻辑功能的要求。组态后的逻辑功能经过开工前的联锁调试以及开工中的应用，完全符合设计要求，能够起到紧急情况下安全保护的作用。三、结论从几个月的运行情况看，这套DCS系统运行平稳，提供的控制手段和控制精度完全满足工艺生产的要求。提供的操作界面友好、灵活，深受工艺人员的好评。当然从另一方面也体现出仪表分