【正文】 北京儀表廠 DCS控制器系統(tǒng) 概述　　DCS系統(tǒng)（Distirbuted Control System，分散控制系統(tǒng)）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統(tǒng)，它是計算機技術、系統(tǒng)控制技術、網絡通訊技術和多媒體技術相結合的產物，可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能。是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設備。針對不同行業(yè)、不同項目，在充分調查了計算機技術、網絡技術、應用軟件技術、信號處理技術的基礎上，使用各種分散控制系統(tǒng)（DCS），高質量、高標準的完成工程設計、組態(tài)、成套供貨、現(xiàn)場啟動調試、性能測試及考核驗收，推出切實可行的技術方案[14]。 友力2000控制系統(tǒng)簡介本設計采用的友力2000集散控制系統(tǒng)是利用計算機技術對生產過程進行集中操作、管理并分散控制的一種新型控制系統(tǒng)，是由工程師站、操作站、控制站、監(jiān)測站以及通信網絡、集散系統(tǒng)軟件組成。它是集計算機技術、信號處理技術?、測量控制技術、高速網絡通信技術和CRT技術于一體的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)的研制成功，是航天工業(yè)總公司和中國石化總公司合作的產物，是航天技術與民用需要相結合的新成果，1992年6月通過了國家級鑒定，獲航天總公司和中石化總公司科技進步一等獎及國家科技進步三等獎[16]。它由四臺操作站互為冗余以在線熱備方式工作。兩個控制站，一個檢測站內的工控機及其I/O通道全部采用1：1冗余配置。上述各站由以太網練成一個兩級集散控制系統(tǒng)。友力2000系統(tǒng)配置的卡件類型及數(shù)量如下： ⑴ 模擬量輸入卡（型號為MCPAIH03），共2塊。4～20mA信號（接地或不接地），最大輸入阻抗為250歐姆，系統(tǒng)提供4～20mA二線制變送器的直流24V電源。對1～5VDC輸入，輸入阻抗必須是500K歐姆或更大。每塊輸入卡件的點數(shù)為16點。本系統(tǒng)內部分AI卡為冗余設置，即外部AI點經一塊FTA進入不同的兩塊AI卡。⑵ 模擬量輸出卡（型號為MCPAOY22），共2塊。 4～20mA，具有驅動回路阻抗大于750歐姆的負載能力。系統(tǒng)提供24VDC的回路電源。每塊輸出卡件點數(shù)為16點。本系統(tǒng)的AO卡配置為冗余輸出，即所有的控制AO點都從兩塊不同的AO卡輸出，再經過一塊FTA輸出至調節(jié)閥和執(zhí)行機構。⑶ 數(shù)字量輸入卡（型號為MCPDIY22），共1塊。接點接通為1，開回路（電阻無窮大）“查詢電壓”，查詢電壓等級為24VDC。每塊輸出卡件為32點。電器來的數(shù)字量輸入信號都經過中間繼電器隔離，中間繼電器放置在繼電器柜內。⑷ 數(shù)字量輸出卡（型號為MCPDOY22），共1塊。數(shù)字量輸出模件采用晶體管輸出，均外帶繼電器隔離，在繼電器柜內配置中間繼電器或接觸器、冗余的工作電源。每塊輸出卡件的點數(shù)為32點。⑸ 多路模擬量輸入卡（型號為MCPLAM02），共2塊。能直接接受三線（不需變送器）的Cu50歐姆、Pt100歐姆等類型的熱電阻信號，也能接受各種分度號的熱電偶（不需變送器）。每塊輸入卡件的點數(shù)為32點。 冗余設計在該設計的友力2000系統(tǒng)中，多處采用了冗余設置。首先，系統(tǒng)供電采用了冗余設置，一路為廠用電源，一路為UPS電源，任何一路電源故障都報警，二路冗余電源通過切換回路耦合，在一路電源故障時能自動切換到另一路，采用具有電流均衡輸出功能并可并聯(lián)運行的電源設備，以保證任何一路電源的故障均不會導致系統(tǒng)的任一部分失電；其次，操作員站和工程師站能互為冗余，所有操作員站和工程師站組態(tài)相同，可互為備用，即操作員站和工程師站都能對現(xiàn)場設備進行監(jiān)視和控制；再次，控制通訊總線的冗余，以保證可靠和高效的系統(tǒng)通訊，連接到數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)上的任一系統(tǒng)或設備發(fā)生故障，不會導致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其它聯(lián)網系統(tǒng)和設備的工作。最后，在I/O卡件上，對重要的測點實現(xiàn)了I/O通道冗余，而且在I/O測點的布置上，如果一次元件為冗余設置，即同一參數(shù)點設多支一次元件，則這些測點將被布置在不同的卡件上。 系統(tǒng)的安全性該系統(tǒng)多處采用冗余設置，增加了系統(tǒng)的可靠性。除此之外，從電氣設備來的數(shù)字輸入量信號及全部的數(shù)字量輸出采用繼電器隔離，不直接接入系統(tǒng)，避免瞬間大電流，高電壓傳入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)設備的損壞。此外，友力2000系統(tǒng)的I/O卡件、通訊卡件和網絡還具有自診斷功能，某個地方出現(xiàn)故障能在操作界面上清楚的顯示出來，方便盡快排除故障。 友力2000系統(tǒng)配置裝置采用儀表為FC系列儀表，控制系統(tǒng)采用航天總公司的友力2000控制系統(tǒng)。對工藝參數(shù)設置了歷史曲線和在線上下限報警功能，并實現(xiàn)生產過程中的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制等功能。 延遲焦化裝置儀表信號類型概況信號類型信號數(shù)量模擬信號（Analog Signal）AI4～20mA14TC熱電偶信號5AO4～20mA2離散信號（Discrete Signal）DI離散信號1DO離散信號1 延遲焦化裝置友力2000系統(tǒng)主要設備列表卡件名稱型號數(shù)量說明高性能過管理站模件（HPMM）MCHPMR01一對冗余控制器高電平模擬量輸入卡（HLAI）MCPAIH03216路輸入模擬量輸出卡（AO）MCPAOY2218路輸入低電平模入多點（LLMUX）MCPLAM02132路輸入離散量輸入卡（DI）MCPDIY22132路輸入離散量輸出卡（DO）MCPDOY22132路輸入 儀表清單與資金概算 儀表清單與資金概算儀表名稱生產廠家個數(shù)單價（元）總計（元）鎧裝鎳鉻康銅熱電偶（E型）上海滬工儀表廠54202100銅熱電阻上海滬工儀表廠1210210浮球式液位計上海滬工儀表廠124602460超聲波物位計深圳自控儀表廠121002100KE3351AP絕對壓力變送器九泉儀表廠219503900浮子流量計南京電子設備廠6201012060浮子液位變送器江蘇瑞科儀表有限公司1840840電子式熱電偶溫度變送器九泉儀表廠58604300電子式熱電偶溫度變送器北京儀表廠612507500電動差壓變送器Ⅲ型上海滬工儀表廠614308580DCS控制器（友力2000控制系統(tǒng)）航天總公司1600000600000總計=5420+1210+12460+12100+21950+62010+1840+5860+61250+61430+1900000=644050元第5章 結論本論文是針對延遲焦化的生產過程進行的控制系統(tǒng)設計。整個控制系統(tǒng)的設計是基于延遲焦化裝置各項性能指標，在此基礎上，選擇被控變量和控制變量，運用所學專業(yè)課知識，對延遲焦化所涉及到的裝置進行控制，選擇適當?shù)膬x器儀表。本次論文的設計的控制方案主要有：單回路控制、串級控制、前饋+反饋控制，比值控制等等，控制裝置主要包括加熱爐、焦炭塔、分餾塔等。儀表選型包含有溫度測量、液位測量、流量測量、壓力測量等?？刂破鬟x用DCS控制器，在選擇控制系統(tǒng)時，根據(jù)工藝要求及控制目的，選擇了航天總公司的友力2000控制系統(tǒng)進行控制。在熟悉了友力2000控制系統(tǒng)后，根據(jù)此次設計的方案，選擇與設計方案相對應的輸入輸出卡件，最終完成本次設計。經過反復實驗，所設計的控制系統(tǒng)能夠滿足生產工藝的要求。達到了穩(wěn)定運行的結果。當然，對于本套延遲焦化裝置而言，還可進一步采用優(yōu)化技術，改善操作條件，在增加裝置處理量的同時追求最大可能的液體產品收率，實現(xiàn)延遲焦化裝置生產技術的高效化，裝置環(huán)境的清潔化。對于本次延遲焦化裝置的設計而言，最大的控制問題是克服焦炭塔切換時引起的干擾。當焦炭塔預熱或切換時，進入分餾塔的油氣量在短時間內明顯減少，而后逐漸回升，整個分餾塔的操作開始波動。此時，首先要維持分餾塔各液位，而后恢復塔內溫度并控制產品質量。鑒于此，我們可采用先進控制控制器將焦炭塔切換事件作為前饋干擾變量來處理，在焦炭塔切換的同時開始調整分餾塔，使分餾塔操作比較穩(wěn)定。產品質量由軟儀表在線計算獲得并作為先進控制控制器的被控變量。通過在線軟儀表的使用，可實現(xiàn)產品質量的卡邊控制，提高目的產品的收率和產品質量還有很大的發(fā)展空間和潛力[12]。隨著自動控制技術的不斷提高，在延遲焦化裝置上引入先進控制技術可以有效地提高焦化裝置的處理量，充分利用富裕的減壓渣油，增加輕質油品收率，獲得非常可觀的經濟效益。實現(xiàn)在延遲焦化裝置各工藝部分內部和工藝部分之間諸多變量的協(xié)調控制，及時處理裝置外部和內部出現(xiàn)的干擾因素，最大程度地降低關鍵被控變量的波動，并通過軟測量儀表技術，在線預測延遲焦化裝置焦炭塔空高和目的產品的性質。APC控制器的開發(fā)成功，使得延遲焦化裝置生產平穩(wěn)性顯著提高，還增加了裝置處理量；實現(xiàn)了焦化爐煙氣氧含量的自動控制，降低了裝置的能量消耗；明顯提高了裝置液體產品特別是柴油的收率；減少了產品質量過剩，實現(xiàn)了產品質量的卡邊操作；實現(xiàn)了焦炭塔預熱和切換時主分餾塔的自動控制，顯著降低了間歇操作造成的擾動；顯著降低了操作工勞動強度；APC控制器抗干擾能力較強，投用率在95％ 以上[20]。先進控制技術（APC）核心內容是模型預估控制，代表性的技術有AspenTech公司的DMCplus技術和Honeywell公司的魯棒多變量預估控制技術(RM—PCT)，在延遲焦化控制系統(tǒng)設計中應用智能化操作使操作簡便，產生了良好的經濟效益[11]。參考文獻[1]，[M].中國石化出版社（北京）2007[2]梁朝林，[M].中國石化出版社，2007[3]王維德．化工自動化的發(fā)展趨勢—— 先進控制技術的應用[J]．化工裝備技術，2003，24(4) :51～54.[4]王雪松. 先進控制技術在煉油裝置中的應用[J].石油化工自動化,2007,1:42~45.[5]GuoHua. 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