苯酐生产计算机控制与实现

陈晓红

（中国船舶重工集团公司 第七○三研究所，哈尔滨 150078）

1 生产工艺介绍

1.1 工艺理论基础

邻二甲苯预热后和热空气按一定比例在汽化器中均匀混合，然后进入氧化反应器。在氧化反应器中邻二甲苯与空气中的氧气在催化剂表面氧化生成邻苯二甲酸酐。氧化反应是在气相中完成的，生成的气态苯酐经凝华、热熔、精制得到液态精苯酐，液态精苯酐再经结片得到固态片状产品苯酐。

1.2 影响因素

以上这些反应均受到反应温度、压力、空速、催化剂的活性和选择性及原料的纯度等因素的影响，随着催化剂使用时间的增长，反应条件逐步调整，苯酐收率下降而副产物增加。

2 DCS控制系统基本概念

采用分级分布式控制，以微处理器为核心的基本控制器，代替模拟仪表完成常规的过程控制，同时进行复杂算式运算和顺序控制。

采用物理上分散的结构，实现真正的分散控制。在现场就地安装的基本控制器，不但节省了电缆，同时减少了传输线路对信号的干扰，并且缩短了控制回路，加快了反应速度。

备有计算机之间的通信系统数据高速通道提高了现代分时通信的技术，实现了综合控制。备有多功能CRT操作台作为集中型的人-机接口，在CRT操作台上，可以存取并能以多种画面显示全部过程变量、控制变量及其它参数，以及直接操作远程基本控制器，实现了集中监视和集中操作。

管理计算机通过高速数据通道，直接与过程相联结，完成生产计划、管理、决策的最优化从而实现了整个生产过程的最优化自动控制。

3 苯酐生产计算机控制与实现

3.1 现场数据的采集

对于本装置成本核算所需的原料、副产品、中间产品、共用工程都设置精度较高的现场计量仪表，以保证现场数据采集及时准确。

数据采集内容：现场温度、流量、液位、压力。

3.2 计算机控制实现

3.2.1 可组态回路控制（CCF）

为了指示运算块执行某种功能，需要用一种称为“组态”的程序。经“组态”过的运算块能明确自己的任务。因此，所谓组态，就是指确定运算块的工作方式。

基本控制器的组态，是通过向CPU输入组态字完成的。组态字应选择运算块的运算格式，决定输入信号的类型和来源，决定报警的类型，决定该运算块与其它运算块的连接关系以及运算块的数据处理方式、输出显示格式。通过组态，任一运算块的输入、输出都能和该基本控制器内另一个运算块进行连接，这样就能将已经提供的标准控制软件组合成相当复杂的控制结构。由于这种组合不需改变外部接线，只需填写组态字，故通常就将运算块组态实现的连接称为“软线连接”，以区别于正常的软线连接。

1）温度控制回路。现场温度检测元件采集温度，经热电偶板/热电阻板调节成标准电信号到模拟量终端板，经A/D转换模拟信号转变成数字信号，输入，经PID（比例积分微分）调节，输出，经D/A转换数字信号转变成模拟信号到终端板→现场调节阀调节。

2）流量控制回路。电磁流量计将现场流量信号转换成标准电信号到模拟量终端板，经A/D转换模拟信号转变成数字信号，输入开方功能块（因流量与体积开方成正比）开方，经PID（比例积分微分）调节，输出，经D/A转换数字信号转变成模拟信号到终端板→现场调节阀调节。

3）氧化单元FFIC流量比值调节回路。现场孔板流量计采集流量，经变送器将现场流量信号转换成标准电信号到模拟量终端板，经A/D转换模拟信号转变成数字信号，输入开方功能块（因流量与体积开方成正比）开方，得到其中一个流量信号：同理得到另一个流量信号。这两个流量信号经DCS的内部比值计算器功能块进行比值计算，经PID（比例积分微分）调节，输出，经D/A转换数字信号转变成模拟信号到终端板→现场调节阀调节。

3.2.2 顺时控制

用TCL泰勒控制语言程序实现顺时控制是非常方便的，以切换冷凝器为例，控制过程的第一步源程序代码如下：

TCL SOURCE LISTING：E108-TIM

TIMESTAMP；17 MAY 00 10：24

PROC E108-TIMING；

/*Main program for five condensers'schedule */

/*The five condensers work in turn after 80 minutes. */

/*For Jilin 101 PA project */

VAR FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E, EXCIUDE ：INYEGER

DBVAR DEV_CMND,

DEV_STAT,

ON_DELAY,

PR,

AC,

NEXTSTEP ：INYEGER；

DATA1,

RESULY ：REAL；

UNITS PA_CTL2_UNIT；

SUBR ABN；

BEGIN

MESG(′ERROR IN SEQINCE E108_TIMING′,HIGH)；

ABORT；

END；

REGIN /*Main body */

10：STEP ′STEP 0：WAITING ′

BEGIN

IF($′S01′.DEV_STAT=#OFF)

THEN

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

$′S01_L2′.DEV_COMND：=#LAMP；

REPEAT

WAIT(10)；

UNTIL($′S01_L1′.DEV_STAT=#ON；

END

ELSE

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#LAMP；

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

END

%E108A_1-REG.AC：=0；

%E108B_1-REG.AC：=0；

%E108C_1-REG.AC：=0；

%E108D_1-REG.AC：=0；

%E108E_1-REG.AC：=0； /*Stop all the condensers*/

$′DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAB′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAC′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAD′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAE′.DATA1：=0；

/*Stop all the 80-min delays*/

FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E,

EXCIUDE：=0;

IF($′SA_A′.DEV_STAT=1)THEN

%TIM201-TIM.PR：=12600；

END

ENDSTEP

STEP ′STEP 1：START E108A′

BEGIN

IF（$′S01′.DEV_STAT=#OFF）

THEN

GOTO 10；

IF（$′SA_A′.DEV_STAT=0）AND（FLAG_A=0）

THEN /*If this condenser is NOT excluded*/

BEGIN

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#OFF；

%E108A_1-REG.AC：=0；

WAIT（1）；

%E108A_1-REG.AC：=1；

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

IF（EXCLUDE=0） /*IF NO EXCLUDED CONDENSERS*/

THEN

%TIM501-TIM.PR：=16800；/*SET E108D TO 320 MIN*/

ELSE

BEGIN

IF($′SA_C′.DEV_STAT=0)AND（FLAG_C=1）THEN

/*IF E108C IS JUST REXTORED*/

BEGIN

%TIM501-TIM.PR：=16800；

EXCLUDE：O；

FLAG_C：=O；

END

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

ELSE

BEGIN

FLAG_A：=1； /*SET E108A EXCLUDE FLAG TO 1*/

%E108A_1-REG.AC：=0；/*STOP E108A GAS INLET*/

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#LAMP；

/*TURN ON E108A EXCLUDE LAMP*/

IF（EXCLUDE=0）THEN

/*IF THIS IS THE FIRST TIME TO BE EXCLUDED*/

BEGIN

EXCLUDE：=1； /*SET EXCLUDE FLAG TO 1*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

END

ENDSTEP

4 结语

苯酐装置的自动化程度较高，安全联锁系统也比较完善；这对安全连续、稳定的生产起到了有力的保证。采用集散控制系统（DCS）控制和监视整个装置，对大部分工艺操作参数都采用中央控制室集中控制，对许多电器设备还加设了现场就地开关，对温度、流量、压力、液位等主要过程参数设有必要的自动调节系统，进行自动控制和集中控制，而且还有声光报警和联锁系统，以保证设备和人身安全。

［1］ 曹润生，黄祯地，周泽魁.过程控制仪表［M］.杭州：浙江大学出版社，1993.

［2］ 谢剑英.微型计算机控制［M］.北京：国防工业出版社，1996.