CTL装置流程与系统简介

1、CTL合成油中试装置合成油中试装置 工艺流程和工艺流程和DCS系统简单介绍系统简单介绍 镇海炼化浆态床F-T合成中试装置（简称CTL装置）是还建的Syntroleum公司CDF装置。 本装置是在美国搬迁装置的基础上，根据镇海炼化现场实际情况配套重建并加以改造的中型试验装置。美国搬迁的主体工艺装置为F-T合成及催化剂再生，新建合成废水预处理单元。 CTL装置由合成气预热、浆态床反应器、催化剂过滤分离、催化剂再生、废水预处理、油品组成等部分组成。 序号序号主项号主项号主项名称主项名称备备 注注1 10100001000总图运输总图运输新建新建2 2工艺装置工艺装置2.12.10110001100原

2、料气精制原料气精制原原GTLGTL装置装置2.22.20300003000FTFT合成及催化剂再生合成及催化剂再生搬迁部分搬迁部分2.32.30310003100压缩厂房压缩厂房新建新建2.42.40400004000合成废水预处理合成废水预处理新建新建2.52.50500005000管廊管廊新建新建2.62.60600006000储罐储罐新建新建3 30700007000公用工程公用工程新建新建4 40800008000辅助设施辅助设施新建新建4.14.10810008100自控机柜间自控机柜间新建新建4.24.20820008200供配电供配电新建新建4.34.30830008300给排水

3、及消防给排水及消防新建新建合成演示反应器压力控制回路如图所示：通过调节反应器尾气调节阀开度（PV0224，PV0696）来控制反应器压力，增大调节阀开度，反应器压力减小，减少调节阀开度，反应器压力增大。反应器操作压力2.63.20 MPa。合成反应器尾气缓冲罐气液分离器合成气进料冷却器反应器压力控制合成气温度控制 合成气进料温度控制回路如图所示： 合成气进料预热器采用发卡式换热器，用高压蒸汽加热，通过控制加热蒸汽流量（FC0454）来控制合成气预热温度（TC0465），合成气进料温度控制在140210，合成气进料压力2.623.0MPa。 氮气合成气蒸汽凝结水疏水器合成一级反应器高压蒸汽合成气

4、预热器反应器温度控制 开车时反应器内的换热管通入高压蒸汽对反应器加热，调节蒸汽压力（PC0659）和流量（FT0660）控制反应器的温度。正常反应操作时，控制出口汽包压力从而控制反应器温度。反应器操作温度范围207229。冷却水蒸气包压力0.691.89 MPa。合成反应器低压蒸汽高压蒸汽汽 包汽包循环泵再生演示干燥演示气提演示氧化演示还原演示废水处理演示催化剂再生氢气干燥器U-389运行和再生控制过程Step步骤Time时间Mode模式KV-1231KV-1233KV-1234KV-1235KV-1236KV-1293Heater加热器116-18 hrs16-18小时On-stream运行

5、Closed关闭Open打开Open打开Closed关闭Closed关闭Closed关闭Off关20.25 hrs0.25小时Depress卸压Closed关闭Closed关闭Closed关闭Closed关闭Open打开Closed关闭Off关37.9 hrs7.9小时Heat加热Open打开Closed关闭Closed关闭Open打开Closed关闭Closed关闭On开44.1 hrs4.1小时Cool冷却Open打开Closed关闭Closed关闭Open打开Closed关闭Closed关闭Off关50.25 hrs0.25小时Repress充压Closed关闭Closed关闭Close

6、d关闭Closed关闭Closed关闭Open打开Off关DeltaV 现场总线系统简介系统基本组成DeltaV系统由工作站、控制器、交换机、I/O卡件等组成。 交换机系统网络以以太网络为唯一，站与站的通讯通过交换机，T型电缆最长100m，通过四个HUB级连可达500m，当要传输更远的距离时，可选用光缆取代T型电缆。CTL装置控制室(操作站)和机柜间距离较远，采用的就是光缆连接 交换机光纤转换器DeltaV工作站PLUS站：超级工程师站，存储过程控制系统的全局数据库，配置系统控制策略的开发工具，并具有系统诊断和设备管理（AMS）功能ES站：工程师站，除数据库外可以组态系统控制策略OS站：操作员

7、站，运行人机界面程序，监控控制系统的运行、故障报警和历史趋势。 OPC：和PI系统通讯AMS：智能仪表管理平台系统供电图电源转换器控制器电源12V冗余供电底板电源，给现场仪表供电24V冗余供电底板控制器及电源卡 每对控制器可以带8个I/O底板，每个底板可以安装8个I/O卡件 控制器通过冗余网络链接到交换机 电源卡没有备用电池 程序写在NVM中，失电复电时，从NVM中读程序 操作数据写在RAM中AI卡灯灭代表没有激活黄灯常亮代表正常使用黄灯闪代表故障AO卡卡件是否对外供电通过接线柱选择灯灭代表没有激活黄灯常亮代表正常使用黄灯闪代表故障DI卡外供电内供电DO卡内供电Fieldbus H1卡FF现场

8、总线接口卡2个网段灯灭代表没有激活黄灯常亮代表正常使用黄灯闪代表故障串口卡串口通讯卡，可以和其他系统进行通讯，如SIS系统2个网段灯灭代表没有激活黄灯常亮代表正常使用黄灯闪代表故障控制柜小结每套系统最多含有10个ZONE，ZONE与ZONE之间有ZONE服务器每个ZONG最多拥有120节点， 1.控制器最多100对（包括冗余） 2.工作站最多65个 最多一个PLUS站，最多10个ES站， 最多10个应用站，做多59个OP站 3.最多30000个DST（设备信号标签）理论上，系统可以带电插入IO卡件、智能现场设备或控制器，插入后DeltaV浏览器会采用内置的自动识别功能来帮助工程人员建立组态，极

9、大地简化了组态定义过程。 系统的I/O卡需要购买相应DST license才可使用,下一级别可以使用上一级别DST license AOAIDODI人机界面操作界面介绍操作界面缺省画面由上面三部分组成：工具栏：由可快速访问应用功能的图形按钮组成工作区域：过程图形显示和当前数据注意：操作数据在工作区域内修改，如输出和设定值报警栏：从左至右，显示五个级别最高的报警注意：单击报警可显示控制模块的仪表面板（画面切换到该点所在的流程图）退出操作界面在默认打印机上打印主画面上的流程图打开所输入模块的仪表面板打开所输入模块的细节窗口打开图形目录树复位（打开）缺省画面用所选图形代替主窗口内的流程图在主窗口内显

10、示上一个显示的画面工具栏按钮在主窗口内显示总貌图在主窗口内显示报警总结图切换当前用户打开过程历史显示确认主画面上的报警报警喇叭消音仪表面板面板调用： 点工具栏中“FACEPLATE”按钮，出现“OPEN MODULE FACEPLATE”对话框，输入模块名称（不支持模糊输入） ，点OK。控制回路面板及细目电机控制面板及细目趋势操作 一、一、 趋势调用趋势调用模块面板上点 按钮（实时数据）工具栏点 按钮（历史数据）实时趋势历史趋势新建历史趋势连接数据FileConnect ToHistorical Date选择操作站每台站可以存储250点历史记录调用本站可以查看历史记录，它站只能新记录报警管理报

11、警清单图，可通过点击按钮访问，最多250个报警。允许浏览更多地在报警栏上不可视的报警。系统组态了以下的报警优先级：Critical-红（最高级别）Warning-黄Advisory-紫（最低级别）系统组态 DeltaV浏览器是系统组态的主要导航工具。它用一个视窗来表现整个系统，并允许直接访问到其中的任一项。通过这种类似于Windows浏览器的外观，可以定义系统组成（例如区域、节点、模块和报警）、查看整体结构和完成系统布局。DeltaV Explorer 启动explorer方式：DeltaV系统可通过多种方式组态，如浏览器中交互式的对话框组态、在控制方案组态工作室中用图形化方式组态等。 对话框

12、方式组态图形化方式组态Control Studio 控制工作室用来创建模块。它将每个模块视为单独的实体，允许只对特定模块进行操作而不影响同一控制器中运行的其他模块。 它是用图形方式组态和修改控制方案的功能块，将所需功能模块从模块库中拖放到模块图里用连线组合成模块算法或选择适合需要的控制语言如阶段逻辑块PLM和顺序功能块SFC来组态系统。 创建厂区厂区下创建Control ModuleObiect name中填写回路名称选中创建的回路右键OPENOpen with control studioControl studio基本组态的控制回路组态参数选中需要组态的功能块在alphabetic中双击对

13、应参数在弹出窗口中组态组态报警参数Alarm Type:报警类型 如高高报警等Priorty：报警等级 如Critical- 紧急 Warning-警告 Advisory-建议等Alarm:Browse中选择具体报警变量Limited value：报警值配置通道选中功能块右键ASSIGN I/OTO SignalTag弹出窗口，Device Tag点Browse选择控制器选择具体通道硬件组态组态DST非FF卡： NODEI/O卡号channel右键属性Enable（激活通道）、填写Device TagFF卡： NODEI/O卡号Port右键属性Enable（激活通道） NODEI/O卡号Por

14、t Decommission fieldb选中仪表拖入port中填写Device Tag等参数现场总线技术概述 现场总线技术作为80年代后期发展起来的一种先进的现场工业控制技术，综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字一模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。定义 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通信的数据总线。数字化信息传输 无论是现场底层传感器、执行机构、控制器之间的信号

15、传输，还是与上层工作站及高速网之间的信息交换，全部采用数字信号，通讯质量较DCS有很大提高方便的互操作性 只要符合统一标准，不同厂商的产品可以组成统一系统后统一组态，相互操作分散的系统结构 总线系统将输入输出单元、控制站功能分散到智能型现场仪表。 每个现场仪表作为一个智能节点，自带CPU单元可独立完成测量、校正、调节、诊断等功能由网络协议把它们连接在一起协同工作，若某点故障，只会影响本身，而不会影响全局。开发的互联网网络 总线技术与标准是全开放的，公开的。面向所有的用户 通讯网络可以和系统网络或高速网络相连接，用户可以共享网络资源多种传输媒介和拓扑结构数字信号传输，可以采用双绞线、光缆和无线发

16、射等参数媒介拓扑结构：树型、多站型、混合型 总线拓扑结构树型拓朴（鸡爪型）树型拓朴网段由安装在主干线末端的单个接线箱构成。 采用树型拓朴应注意分支的电缆长度限制。树型拓朴特别适合现场仪表的密集安装区域。多站型分支拓朴spur topology本拓朴比较适合仪表安装分散的场合。总线拓扑结构 组合型拓朴是树型和多站型拓朴的组合。这种拓朴可以较好地发挥前两种拓朴的优势，而克服它们各自的局限性。组合型拓朴 Combine topology总线拓扑结构主流现场总线 FOUNDATION fieldbus（FF） CAN（ControllerAreaNetwork 控制器局域网） PROFIBUS Con

17、trol Net P-Net Swift Net World FIP Interbus Profi Net基金会现场总线 （FoundationFieldbus 简称FF） 这是以EMERSON公司为首的联合了横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。 基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。 FF总线特征标准 IEC61158

18、-2。 2 线，多台仪表，位同步、双向、数字化通讯 波特率31.25kbit/s。 网段驱动电压9-32VDC。 信号电流 9mA。 屏蔽双绞线 树型、分支型和组合型拓朴结构。电缆总长度： 1900m。 分支电缆长度：30-120m。 挂接设备数量： 32台。一般实际最多12个 防爆方法：本质安全防爆等。 通信速率 FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射。 CTL装置采取的总线结构危险区Zone

19、 124-30VDC24-30VDC安全区冗余的Power HubFieldbarrierTM-IH1分支EEx ia IIC8个热电偶、热电阻、mV、电阻信号危险区Zone 0雷电浪涌保护器FF现场总线接口卡冗余2个网段灯灭代表没有激活黄灯常亮代表正常使用黄灯闪代表故障FF现场总线现场总线H1网段简介网段简介基本概念SEGMENT段是在H1总线上，由几个现场设备和PORT组成的工程单元。DD 文件文件 总线基金会或厂家提供的二进制文件。它提供了总线设备FF功能块中各种参数及信息。可以理解为在DCS中的驱动信息。LAS (Link Active Scheduler) 链路管理表：控制现场总线通

20、讯表。一条s网段里，必须仅有一个做为主LAS功能，每条控制段里至少有一个设备具有LAS功能，为保证LAS控制功能，每条段中，应有超过两个具有LAS功能的设备。一般主LAS在H1卡件的PORT里，如H1卡故障，LAS功能将进行切换，将控制权交给段中具有LAS功能的设备继续进行管理。主配电主配电电源冗余。Redundant bulk Power Supply 主配电电压20-35VDC。Bulk PS Voltage 20-35VDC 220/110VAC220/110VAC20-30VDC20-30VDC本安型电源调节器稳压电源的输出必须经过FF电源调节器调节后才能为H1网段供电。 FF电源调节

21、器包含低通滤波电路、阻抗匹配电路、限压限流电路。 一个FF的H1网段上只允许有一个有源设备，即只允许一个经调节的直流供电。隔爆型电源调节器每组4个网段，母板式安装。所有模块可带电插拔。母板支持DIN轨道安装。 无源调节、阻抗平衡。 支持冗余的主配电电源。 支持简配和冗余的FF配电器。 支持网段主干线的短路保护。 支持主机H1卡件的冗余配置。 支持主机H1卡件的故障和短路保护。支持故障诊断报警。浪涌保护器在雷电灾害频发地区，或网络靠近大感性负载设备时，应考虑网段的浪涌保护。 要保证浪涌保护器不会明显造成通讯信号的衰减。FF电缆FF电缆规格型号最大长度 分布电阻说明A1900m 44 /km屏蔽双

22、绞线B1200m 112 /km外屏蔽多芯线C400m 264 /km无屏蔽多芯线D200m 40 /km普通导线 如果没有中继器，A型电缆的最大允许总长度为1900m。总长度为主干线电缆长度与所有分支电缆长度之和。电缆总长度主干线电缆长度 分支电缆长度之和 主干线采用单对的屏蔽双绞线还是多对的屏蔽双绞线，取决于目的接线箱内的网段数量。 主干线采用多对的屏蔽双绞线时，可酌情设置备用量，如10，至少一对。 利用旧设备原有电缆做FF总线电缆时，应测试其是否可以利用。配电能力: 24VDC/400mAFF 总线变送器耗电: 9V/17.5 mAFF 总线阀门定位器耗电: 9V/26 mAFF 现场总

23、线A 型电缆分布电阻: 44/km现场变送器可挂接数量为: 40017.5=22.8( 台)阀门定位器可挂接数量为: 40026=15.3( 台) 通过上述计算可以看出, 每根FF 总线可以挂接22 台变送器或15 台阀门定位器。在实践中, 每段H1 总线通常挂接12-16 台现场仪表现场接线盒现场接线盒硬件组态利用475在设备上写入相关信息，比如量程等信息组态DST: NODEI/O卡号Port右键属性Enable（激活通道） NODEI/O卡号Port Decommission fieldb选中仪表拖入port中填写Device Tag、通道号等参数软件组态配置通道仪表更换流程现场更换仪表

24、 AMS执行更换指令确认新表上线工厂数据库中执行更换指令查看Audit Trial信息旧表拆除断线新仪表安装扫描网络获取新设备信息总线技术优势总线网段的多挂接与仪表多变量参数是其优势，每个网段可以挂接12个左右仪表；可以减少控制部件和控制机柜的数量。减少材料成本，减少安装时间。使用FF智能仪表，在控制室就可以在DCS画面上完成绝大部分调试。采用AMS智能仪表管理软件对现场仪表进行诊断。可随时发现现场仪表安装存在的问题。比如热电偶、热电阻接线错误问题。小结FF现场总线在国内外一些大中型石化企业获得成功应用，例如：上海赛科90万吨/年乙烯工厂、中海油惠州80万吨/年乙烯工厂。FF技术要比HART诊

25、断参数多，例如：FF阀门离线及在线诊断技术的应用，使得我们可以先在线诊断故障后维修，减少离线维护数量，节省维护成本节省电缆，单台仪表多点测量，减少仪表台件数，例如质量流量计可以检测质量流量、体积流量、温度、密度。缺点：如果受到现场信号干扰，会照成网段上仪表设备丢失情况，有时会自动找回，有时不会。需要工程师去组态维护。FF总线现场设备从网段上丢失后可能照成的影响丢失FF总线设备在回路中地位可能造成的影响1.指示回路PV值保持last值，FF总线设备返回后指示恢复正常2.控制回路PV值保持last值，控制模式切成MAN3.参与其他回路参数运算的指示回路（例如温压补偿）PV值保持last值，但是由于

26、会出现BAD标志，根据deltav温压补偿规则，测量值取设计设定值，发生变化调节阀门定位器若PID模块设置在阀门中，则DCS无法改变其SP若PID在DCS中，则调节器输出IMAN，阀门开度保持不变若变送器与阀门中的PID失去通讯，则PID模式为MAN，即使PV正常后，也需要操作人员打回需要模式FF设备丢失现象原因及预防原因：1.网段受到了严重的干扰，例如大功 率马达或电气设备源的电磁辐射（主要原因） 2.屏蔽接地不良和端子接触不良（主要原因） 3.网段上设备过多 4.总线设备本身问题预防：使用FTB6需找故障节点，查看网络诊断信 息，包括： Retransmittes(令牌重发数)； Add（

27、增加设备的地址）和Drop(减少设备的地 址)，缺点那个位号的设备正处于丢失或返回网段； 网段干扰信号值显示，LF、FF、HF。若干扰信号平均值大于 FF总线平均值等，会发出报警显示 这就要求很好的现场接线施工质量 现场总线仪表智能型变送器(指采用HART、DE协议的变送器)是数字信号与模拟信号混合的变送器，它和DCS(分散控制系统)的连接仍然采用两线制。智能型变送器与DCS通信时，在DCS中还必须配有智能卡(数字检测卡)，否则，即使是同一厂家的产品，也不能通信。不同厂家的DCS和智能型变送器之间一般不能进行数字通信，绝大多数仍是420mA的模拟量传输。因此这种智能型变送器的互操作性差，智能作

28、用也不大。全数字性 现场总线作为一种数字式通信网络从控制室一直延伸到生产现场，使过去采用点到点式的模拟量信号传输变为多点一线的串行数字式传输。在现场总线型变送器中，不论是传感器电路，还是转换器电路，都是数字式的。不像智能型变送器那样，既有数字电路，又有模拟电路。因而，现场总线型变送器的全数字性使得变送器的结构更加简单，其分辨力、测量速度、稳定性都高于智能型变送器。 精确度高 在智能型变送器中，其传感器有的不是直接转换成数字的，而是把压差作用在膜片上，使其产生位移，改变电容或电阻，先输出电压，再经过模/数(A/D)转换变成数字信号后，送微处理机。当然，也有一些智能型变送器，压差膜片的位移直接转换

29、成频率信号，没有A/D转换器。但是，为了保留有420mA模拟信号，数/模(D/A)转换器还都是存在的。所以，在智能型变送器中，其信号传输精确度在反复的A/D和D/A转换中有所降低。而现场总线型变送器中不存在A/D和D/A转换电路，所以不会产生A/D和D/A的转换误差，因而信号的传输精确度有所提高，故现场总线型变送器要比智能型变送器精确度高。 抗干扰能力强 在模拟型和智能型变送器中，信号是以420mA的连续形式存在的，信号值的变化可以无限小，因此，噪声和信号畸变在模拟信号传输中是无法避免的。也就是说，变送器传输模拟信号时稳定性较差，零点容易漂移。而在现场总线型变送器中，信号的有效值只有两个：0或

30、1，电平较高，一般的噪声很难扭曲它，只有在很大的干扰出现时，才可能使信号发生畸变。所以，现场总线型变送器要比智能型变送器(当它传输420mA模拟信号时)的抗干扰能力强。 内嵌控制功能 现场总线型变送器除了保持智能型变送器优良的测量性能外，还增加了运算和控制功能。在每台现场总线型变送器中都内嵌有PID控制、逻辑运算、算术运算、累加等模块，用户通过组态软件对这些功能模块进行任意调用，以实现参数的现场控制。由于现场总线型变送器就安装在生产设备附近，使信号传输的距离大大缩短，这不但提高了回路的控制质量，降低了回路的不稳定性，而且还可取消控制柜，进一步节省了控制室的空间。 高速通信 现场总线型变送器采用

31、通信调度系统来控制变量的采样、算法的执行和通信系统的优化。如FF(Field Foundation, 现场总线基金会)把数据分为周期性和非周期性两部分：对周期性数据必须在系统所需的周期内处理完毕；而对非周期性数据则可以在通信通道空闲时传输。这样的通信调度就使得现场总线型变送器具有了和模拟型变送器一样的通信速率，并达到了和模拟控制系统一样的高速闭环控制性能。 多变量测量 所谓多变量测量是指一台变送器可以同时测量多个过程变量。在过去的模拟通信方式中，测量一个变量就需要一对导线，因此，每台变送器只能测量一个过程变量。而采用了现场总线通信方式后，由于每台现场总线型变送器内配有多个感测元件，它就可以同时

32、测量多个过程变量，并通过现场总线传输出去。例如，在现场总线型流量变送器中，除了测量流体流量外，还可以测量过程压力、温度等多种变量；再例如，在现场总线型液位变送器中，除了测量容器的液位外，还可以测量介质密度、容器内压力和温度等多种变量。 系统综合成本低 在420mA通信方式下，变送器只能测量一个物理变量，如果要将这个测量变量转换为控制上必要的数据，还需要其他附属的仪表。例如，测量带有温度和压力补偿的蒸汽流量时，需要3台变送器分别测量温度、压力和压差(流量)。而在现场总线控制系统中，则只需要一台现场总线型变送器就可以了。这不但使系统结构大大简化，而且还降低了系统的综合成本，减少了系统安装和调试费用

33、。 真正的互操作性 来自不同厂家的设备可以互相通信，并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。互操作性使不同厂家的设备可以互相使用，其控制系统的组成是自由的。凡是符合现场总线国际通信标准的现场总线设备，不论是哪一个厂家生产的都可以互相交换信息。这样，用户就不必围绕着某一家仪表公司选择设备，控制系统构成的自由度大大增加，用户能够以最优的性能/价格比构成符合自己要求的控制系统。 1.将 475 现场通讯器连接到现场总线网段。2.打开 475 现场通讯器。3.从现场通讯器的主菜单，触击 。4.在现场总线应用程序主菜单中，双击在线。出现现场总线在线设备列表，指出作为 LAS 运行的设备或主机。CTL中比较复杂控制程序简单举例介绍TC0211TC0211,8个温度计求平均温度，温度爬坡，自动选择PID参数温度求平均值温度去坏值TEMP_1 := IN