应用DCS优化技术实现新氢机提升负荷自动化

陈忆红

【摘 要】 新氢压缩机是加氢裂化装置中的重要设备，其控制回路多而控制方案复杂。在开车中，负荷提升过程需要人工频繁的手自动、串接切换。期间涉及到的负荷信号和PID块输出之间的匹配与控制阀状态有较大差异，操作风险大；而且操作过程要求人员注意力高度集中，劳动强度大。

【关键词】 DCS 优化技术 新氢机 提升负荷由此我们利用DCS的强大控制功能，模拟工艺手动操作过程编制应用程序，使在新氢机开车时只需一键启动负荷自动提升控制系统，压缩机就能自动达到正常控制阶段，从而减轻操作人员的劳动强度，同时彻底消除人为操作扰动及误操作风险。

1 新氢压缩机C302A工艺流程

新氢机C302A带控制点流程图如图1所示，气量的调节方式有逐级回流调节和HydroCOM无级调量系统两种控制模式，通过开关FL7001～7003实现两种模式的切换。

2 新氢机C302A开机负荷提升过程手动操作步骤

（1）观察DCS画面上的CIU信号为绿色（正常），确定现场液压油泵运行状态，等待油压大于10MPa。（CIU为 HydroCOM系统与DCS系统的中间接口单元）。（2）逐级回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手动置OP值为100%，使一回一、二回二调节阀全开。②HIC3113A手动置OP值为0%，使三回三调节阀全关。③HIC7003手动置OP值为0%，使第三级为空负荷状态。④PIC3117A/PIC3118A手动置100%，为无扰动切换至无级调量模式作准备。（3）逐级切换到HydroCOM无级调量系统过程：①将一二级切换开关FL7001/FL7002拔至无级调量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串级，一二级为空负荷状态。②通知外操启动C302A压缩机电机，内操等待CIU启动，由于HydroCOM系统一二三级状态为负荷0%，因此压缩机在空负荷状态下启动。③将PIC3117A和PIC3118A置自动状态，然后逐渐提高其SP压力设定值，一二级负荷开始增加。④待三级入口压力PIC3118A上升至6MPa左右，手动提高三级手操器HIC7003负荷，视新氢机出口流量和系统压力进行缓慢提升。⑤待各级间压力以及系统压力达到正常值，并趋于平稳，将PIC3113的OP值设定与三级负荷手操器HIC7003的OP值进行对应。⑥将第三级切换开关FL7003无扰动切至HydroCOM系统，PIC3113与HIC7003置串级。至此，三级负荷提升过程手动操作结束。

3 编制自动提升负荷系统程序

镇海炼化加氢裂化装置DCS系统采用的是美国HONEYWELL公司的TPS系统，其控制功能齐全，控制运算功能强大。针对特定的工艺和操作方式，我们运用DCS各种逻辑功能块和CL程序的组合编制程序，同时再结合流程图脚本编写，设计出一套DCS控制方案，实现一键自动提升负荷的控制要求。

自动提升负荷控制系统由3个逻辑程序和2个CL语言程序组成。

3.1 LGC302A1逻辑块（见图2）

各位号含义：（1）PB_C302A：工艺的一键按纽，启动为ON。（2）PT7113：液压油油压信号，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU联锁状态，正常为ON。

在这个逻辑块中完成工作：一回一、二回二阀全开；三回三阀全关；第三级负荷置空负荷状态；一二级无扰动切换做准备，确保无级调量系统处于空负荷才启动。

3.2 LGC302A2逻辑块（图3）

位号CIU_USE为无级调量系统的CIU启动信号，ON为启动。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串级，置外给定SP值分别为0.9MPa；一二级无扰动切至无级调量控制；判断一键启动后的90秒内“允许CIU启动信号”是否到达，超过90秒为异常，则程序自动退出。（退出执行在LGC302A3逻辑块中）

3.3 LGC302A3逻辑块（图4）

（1）各位号含义，CL1_FL1：PIC3117A的SP值达到目标（3MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值达到预想的（6.9MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（3）STOP_FL：用于程序异常退出时发出声光报警提示。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自动升压过程要求在12分钟内完成，超过12分钟，则作为异常，程序退出；CIU未在90秒内启动的异常下程序退出；异常下程序自动退出后，将PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手动；判断PIC3118A的测量值是否达到6.9MPa，作为提升第三级负荷的条件。

3.4 CL程序1

要实现第一、二级负荷提升的自动控制，DCS提供的标准控制模块是无法满足要求，这里就要应用DCS所具有的计算机CL控制语言，用编程方式来完成。

CL程序1就是完成第一、二级负荷的自动提升，整个过程要求在12分钟内完成，控制过程为：（1）PIC3117A的SP值每次增幅为0.3MPa，目标SP值为2.7MPa，达到目标值后CL_FL1标志点状态为ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅为0.5MPa，目标SP值为6.9MPa，达到目标值后CL_FL2标志点状态为ON。

3.5 CL程序语言2

在这个CL程序中，完成第三级负荷的提升。（1）HIC7003控制第三级负荷，每6秒钟提升5%，直到为50%。（2）PIC313、HIC3113A置手动，PIC3113的输出置50%。（3）第三级切换开关FL7003至无级调量，实现无扰动切换。（4）整个负荷提升过程正常结束，END_FL发出声光报警提示。（5）PB_C302A按键置OFF，自动提升负荷控制系统停止运行。

4 工艺流程图操作画面的变更

（1）工艺流程图中增加一键按纽PB_C302A、程序正常运行RUN状态灯、程序异常退出的STOP报警灯和程序正常结束时END声光提示灯。（2）新增二次确认框：按一键按纽PB_C302A可弹出二次确认框图，只有在此框图中点击START后，自动提升负荷程序才启动，实现了两次确认功能。在自动提升负荷控制程序运行中，可以通过点击确认框中的STOP键手动中止程序，以用于突发状况下，紧急停止新氢机C302A负荷的提升。（3）键PB_C302A增加锁定/解锁功能：在新氢机C302A正常运行状态下，为防止误启动自动提升负荷控制程序，对PB_C302A键增加了锁定/解锁功能。

5 自动提升负荷控制系统功能验证

在第一次调试投用前，制定详细的开机投用方案，明确了重要监控点及指标要求。调试过程中，仪表部门与工艺操作部门相互配合，内外操人员密切沟通，加强盯表与现场巡检，确保调试投用过程中新氢量与系统压力的稳定。当工艺一键开机投用后，C302A启动10分钟后就转入正常控制阶段。此后近1年时间里，新氢机C302A共开机11次，自动开机系统开机全部一次成功。该系统的准确性、可靠性得到了生产实践的验证。endprint

【摘 要】 新氢压缩机是加氢裂化装置中的重要设备，其控制回路多而控制方案复杂。在开车中，负荷提升过程需要人工频繁的手自动、串接切换。期间涉及到的负荷信号和PID块输出之间的匹配与控制阀状态有较大差异，操作风险大；而且操作过程要求人员注意力高度集中，劳动强度大。

【关键词】 DCS 优化技术 新氢机 提升负荷由此我们利用DCS的强大控制功能，模拟工艺手动操作过程编制应用程序，使在新氢机开车时只需一键启动负荷自动提升控制系统，压缩机就能自动达到正常控制阶段，从而减轻操作人员的劳动强度，同时彻底消除人为操作扰动及误操作风险。

1 新氢压缩机C302A工艺流程

新氢机C302A带控制点流程图如图1所示，气量的调节方式有逐级回流调节和HydroCOM无级调量系统两种控制模式，通过开关FL7001～7003实现两种模式的切换。

2 新氢机C302A开机负荷提升过程手动操作步骤

（1）观察DCS画面上的CIU信号为绿色（正常），确定现场液压油泵运行状态，等待油压大于10MPa。（CIU为 HydroCOM系统与DCS系统的中间接口单元）。（2）逐级回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手动置OP值为100%，使一回一、二回二调节阀全开。②HIC3113A手动置OP值为0%，使三回三调节阀全关。③HIC7003手动置OP值为0%，使第三级为空负荷状态。④PIC3117A/PIC3118A手动置100%，为无扰动切换至无级调量模式作准备。（3）逐级切换到HydroCOM无级调量系统过程：①将一二级切换开关FL7001/FL7002拔至无级调量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串级，一二级为空负荷状态。②通知外操启动C302A压缩机电机，内操等待CIU启动，由于HydroCOM系统一二三级状态为负荷0%，因此压缩机在空负荷状态下启动。③将PIC3117A和PIC3118A置自动状态，然后逐渐提高其SP压力设定值，一二级负荷开始增加。④待三级入口压力PIC3118A上升至6MPa左右，手动提高三级手操器HIC7003负荷，视新氢机出口流量和系统压力进行缓慢提升。⑤待各级间压力以及系统压力达到正常值，并趋于平稳，将PIC3113的OP值设定与三级负荷手操器HIC7003的OP值进行对应。⑥将第三级切换开关FL7003无扰动切至HydroCOM系统，PIC3113与HIC7003置串级。至此，三级负荷提升过程手动操作结束。

3 编制自动提升负荷系统程序

镇海炼化加氢裂化装置DCS系统采用的是美国HONEYWELL公司的TPS系统，其控制功能齐全，控制运算功能强大。针对特定的工艺和操作方式，我们运用DCS各种逻辑功能块和CL程序的组合编制程序，同时再结合流程图脚本编写，设计出一套DCS控制方案，实现一键自动提升负荷的控制要求。

自动提升负荷控制系统由3个逻辑程序和2个CL语言程序组成。

3.1 LGC302A1逻辑块（见图2）

各位号含义：（1）PB_C302A：工艺的一键按纽，启动为ON。（2）PT7113：液压油油压信号，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU联锁状态，正常为ON。

在这个逻辑块中完成工作：一回一、二回二阀全开；三回三阀全关；第三级负荷置空负荷状态；一二级无扰动切换做准备，确保无级调量系统处于空负荷才启动。

3.2 LGC302A2逻辑块（图3）

位号CIU_USE为无级调量系统的CIU启动信号，ON为启动。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串级，置外给定SP值分别为0.9MPa；一二级无扰动切至无级调量控制；判断一键启动后的90秒内“允许CIU启动信号”是否到达，超过90秒为异常，则程序自动退出。（退出执行在LGC302A3逻辑块中）

3.3 LGC302A3逻辑块（图4）

（1）各位号含义，CL1_FL1：PIC3117A的SP值达到目标（3MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值达到预想的（6.9MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（3）STOP_FL：用于程序异常退出时发出声光报警提示。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自动升压过程要求在12分钟内完成，超过12分钟，则作为异常，程序退出；CIU未在90秒内启动的异常下程序退出；异常下程序自动退出后，将PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手动；判断PIC3118A的测量值是否达到6.9MPa，作为提升第三级负荷的条件。

3.4 CL程序1

要实现第一、二级负荷提升的自动控制，DCS提供的标准控制模块是无法满足要求，这里就要应用DCS所具有的计算机CL控制语言，用编程方式来完成。

CL程序1就是完成第一、二级负荷的自动提升，整个过程要求在12分钟内完成，控制过程为：（1）PIC3117A的SP值每次增幅为0.3MPa，目标SP值为2.7MPa，达到目标值后CL_FL1标志点状态为ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅为0.5MPa，目标SP值为6.9MPa，达到目标值后CL_FL2标志点状态为ON。

3.5 CL程序语言2

在这个CL程序中，完成第三级负荷的提升。（1）HIC7003控制第三级负荷，每6秒钟提升5%，直到为50%。（2）PIC313、HIC3113A置手动，PIC3113的输出置50%。（3）第三级切换开关FL7003至无级调量，实现无扰动切换。（4）整个负荷提升过程正常结束，END_FL发出声光报警提示。（5）PB_C302A按键置OFF，自动提升负荷控制系统停止运行。

4 工艺流程图操作画面的变更

（1）工艺流程图中增加一键按纽PB_C302A、程序正常运行RUN状态灯、程序异常退出的STOP报警灯和程序正常结束时END声光提示灯。（2）新增二次确认框：按一键按纽PB_C302A可弹出二次确认框图，只有在此框图中点击START后，自动提升负荷程序才启动，实现了两次确认功能。在自动提升负荷控制程序运行中，可以通过点击确认框中的STOP键手动中止程序，以用于突发状况下，紧急停止新氢机C302A负荷的提升。（3）键PB_C302A增加锁定/解锁功能：在新氢机C302A正常运行状态下，为防止误启动自动提升负荷控制程序，对PB_C302A键增加了锁定/解锁功能。

5 自动提升负荷控制系统功能验证

在第一次调试投用前，制定详细的开机投用方案，明确了重要监控点及指标要求。调试过程中，仪表部门与工艺操作部门相互配合，内外操人员密切沟通，加强盯表与现场巡检，确保调试投用过程中新氢量与系统压力的稳定。当工艺一键开机投用后，C302A启动10分钟后就转入正常控制阶段。此后近1年时间里，新氢机C302A共开机11次，自动开机系统开机全部一次成功。该系统的准确性、可靠性得到了生产实践的验证。endprint

【摘 要】 新氢压缩机是加氢裂化装置中的重要设备，其控制回路多而控制方案复杂。在开车中，负荷提升过程需要人工频繁的手自动、串接切换。期间涉及到的负荷信号和PID块输出之间的匹配与控制阀状态有较大差异，操作风险大；而且操作过程要求人员注意力高度集中，劳动强度大。

【关键词】 DCS 优化技术 新氢机 提升负荷由此我们利用DCS的强大控制功能，模拟工艺手动操作过程编制应用程序，使在新氢机开车时只需一键启动负荷自动提升控制系统，压缩机就能自动达到正常控制阶段，从而减轻操作人员的劳动强度，同时彻底消除人为操作扰动及误操作风险。

1 新氢压缩机C302A工艺流程

新氢机C302A带控制点流程图如图1所示，气量的调节方式有逐级回流调节和HydroCOM无级调量系统两种控制模式，通过开关FL7001～7003实现两种模式的切换。

2 新氢机C302A开机负荷提升过程手动操作步骤

（1）观察DCS画面上的CIU信号为绿色（正常），确定现场液压油泵运行状态，等待油压大于10MPa。（CIU为 HydroCOM系统与DCS系统的中间接口单元）。（2）逐级回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手动置OP值为100%，使一回一、二回二调节阀全开。②HIC3113A手动置OP值为0%，使三回三调节阀全关。③HIC7003手动置OP值为0%，使第三级为空负荷状态。④PIC3117A/PIC3118A手动置100%，为无扰动切换至无级调量模式作准备。（3）逐级切换到HydroCOM无级调量系统过程：①将一二级切换开关FL7001/FL7002拔至无级调量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串级，一二级为空负荷状态。②通知外操启动C302A压缩机电机，内操等待CIU启动，由于HydroCOM系统一二三级状态为负荷0%，因此压缩机在空负荷状态下启动。③将PIC3117A和PIC3118A置自动状态，然后逐渐提高其SP压力设定值，一二级负荷开始增加。④待三级入口压力PIC3118A上升至6MPa左右，手动提高三级手操器HIC7003负荷，视新氢机出口流量和系统压力进行缓慢提升。⑤待各级间压力以及系统压力达到正常值，并趋于平稳，将PIC3113的OP值设定与三级负荷手操器HIC7003的OP值进行对应。⑥将第三级切换开关FL7003无扰动切至HydroCOM系统，PIC3113与HIC7003置串级。至此，三级负荷提升过程手动操作结束。

3 编制自动提升负荷系统程序

镇海炼化加氢裂化装置DCS系统采用的是美国HONEYWELL公司的TPS系统，其控制功能齐全，控制运算功能强大。针对特定的工艺和操作方式，我们运用DCS各种逻辑功能块和CL程序的组合编制程序，同时再结合流程图脚本编写，设计出一套DCS控制方案，实现一键自动提升负荷的控制要求。

自动提升负荷控制系统由3个逻辑程序和2个CL语言程序组成。

3.1 LGC302A1逻辑块（见图2）

各位号含义：（1）PB_C302A：工艺的一键按纽，启动为ON。（2）PT7113：液压油油压信号，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU联锁状态，正常为ON。

在这个逻辑块中完成工作：一回一、二回二阀全开；三回三阀全关；第三级负荷置空负荷状态；一二级无扰动切换做准备，确保无级调量系统处于空负荷才启动。

3.2 LGC302A2逻辑块（图3）

位号CIU_USE为无级调量系统的CIU启动信号，ON为启动。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串级，置外给定SP值分别为0.9MPa；一二级无扰动切至无级调量控制；判断一键启动后的90秒内“允许CIU启动信号”是否到达，超过90秒为异常，则程序自动退出。（退出执行在LGC302A3逻辑块中）

3.3 LGC302A3逻辑块（图4）

（1）各位号含义，CL1_FL1：PIC3117A的SP值达到目标（3MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值达到预想的（6.9MPa）时为ON，信号来自CL程序1的输出。（3）STOP_FL：用于程序异常退出时发出声光报警提示。

在这个逻辑块中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自动升压过程要求在12分钟内完成，超过12分钟，则作为异常，程序退出；CIU未在90秒内启动的异常下程序退出；异常下程序自动退出后，将PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手动；判断PIC3118A的测量值是否达到6.9MPa，作为提升第三级负荷的条件。

3.4 CL程序1

要实现第一、二级负荷提升的自动控制，DCS提供的标准控制模块是无法满足要求，这里就要应用DCS所具有的计算机CL控制语言，用编程方式来完成。

CL程序1就是完成第一、二级负荷的自动提升，整个过程要求在12分钟内完成，控制过程为：（1）PIC3117A的SP值每次增幅为0.3MPa，目标SP值为2.7MPa，达到目标值后CL_FL1标志点状态为ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅为0.5MPa，目标SP值为6.9MPa，达到目标值后CL_FL2标志点状态为ON。

3.5 CL程序语言2

在这个CL程序中，完成第三级负荷的提升。（1）HIC7003控制第三级负荷，每6秒钟提升5%，直到为50%。（2）PIC313、HIC3113A置手动，PIC3113的输出置50%。（3）第三级切换开关FL7003至无级调量，实现无扰动切换。（4）整个负荷提升过程正常结束，END_FL发出声光报警提示。（5）PB_C302A按键置OFF，自动提升负荷控制系统停止运行。

4 工艺流程图操作画面的变更

（1）工艺流程图中增加一键按纽PB_C302A、程序正常运行RUN状态灯、程序异常退出的STOP报警灯和程序正常结束时END声光提示灯。（2）新增二次确认框：按一键按纽PB_C302A可弹出二次确认框图，只有在此框图中点击START后，自动提升负荷程序才启动，实现了两次确认功能。在自动提升负荷控制程序运行中，可以通过点击确认框中的STOP键手动中止程序，以用于突发状况下，紧急停止新氢机C302A负荷的提升。（3）键PB_C302A增加锁定/解锁功能：在新氢机C302A正常运行状态下，为防止误启动自动提升负荷控制程序，对PB_C302A键增加了锁定/解锁功能。

5 自动提升负荷控制系统功能验证

在第一次调试投用前，制定详细的开机投用方案，明确了重要监控点及指标要求。调试过程中，仪表部门与工艺操作部门相互配合，内外操人员密切沟通，加强盯表与现场巡检，确保调试投用过程中新氢量与系统压力的稳定。当工艺一键开机投用后，C302A启动10分钟后就转入正常控制阶段。此后近1年时间里，新氢机C302A共开机11次，自动开机系统开机全部一次成功。该系统的准确性、可靠性得到了生产实践的验证。endprint