基于PLC和Realinfo的催化裂化装置控制系统设计

魏巍

摘要：运用PLC和Realinfo技术根据催化裂化装置的结构设计自动化控制系统。首先对催化裂化装置的工业流程和工作原理研究；其次选定三菱PLC FX3U作为下位机，建立I/O地址、流程图、设计PLC软件程序，对催化裂化装置进行测控；最后在Realinfo中建立变量、实时数据显示、历史曲线、实时曲线、报警记录的界面。通過PLC程序与Realinfo进行连接，成功完成组态仿真，达到对催化裂化装置的控制，有效地测量各系统及各组分的温度、压力、流量，达到人机界面实时监控。

关键词 PLC；Realinfo；催化裂化装置；监控

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0256-02

Abstract： Automatic control system is designed according to the structure of FCCunit by use of PLCandRealinfotechnology. Firstly， the research is conducted on FCC unit， the industrial process and working principle are introduced； Secondly MITSUBISHI PLC FX3U is selectedas the lower computer， the I/O address and flow char and PLC software design are established，the measurement and control of the FCC unit are implemented； Finally， the variable， real-time data display， history curve， real-time curve， alarm record are established in Realinfo. Through PLC program and Realinfosoftwareto connect， the successful completionof the simulation configuration， control of catalytic cracking unit arecompleted， the system and itscomponents are measured； Temperature， pressure， flow are real-time monitored to human-machine interface.

Key words： PLC； Realinfo； FCC； Monitoring and Control

石油是当前不可替代的各类燃料的基本原料且世界石油资源有限，面对石油需求的增长，将重油进行深度转化以此来增加轻质油品仍是石油炼化企业的重大发展战略。因而催化裂化这一技术的实施对促进我国的炼油工业和国民经济发展起着不可估量的作用。但进入21世纪以来，生态环境的保护、可持续发展的维护、清洁能源的使用，特别是对可再生能源的综合利用将得到更大的重视和发展。因而，如何将重质油高效率、低成本地转化成轻质油品，或者转化成清洁能源成为催化裂化装置的重要议题[1]。随着信息技术的发展，将PLC与组态技术融合应用[2]到催化裂化装置中具有深远的应用价值。

1 催化裂化装置工艺流程

催化裂化装置一般由反应-再生系统，分馏系统，吸收-稳定系统三部分组成[3]。由于反应温度、压力较高，处理量较大，特别设有再生烟气能量回收系统。具体工艺流程是由罐区或其他装置（润滑油、常减压等装置）送来的原料油进入原料油罐，经原料泵抽出后换热至200-300°C左右，与分馏塔来的回炼油和油浆一起进入提升管的下部，与由再生器再生斜管来的650-700°C再生催化剂接触反应，然后经提升管上部进入分馏塔（下部）；反应完的待生催化剂进入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油气的待生剂通过待生斜管进入再生器下部烧焦罐。由主风机来的空气送入烧焦罐烧焦，并同待生剂一起进入再生器继续烧焦，烧焦再生后的再生催化剂由再生斜管进人提升管下部循环使用。烟气经一、二、三级旋分器分离出催化剂后，其温度在650-700°C，压力0.2-0.3MPa（表），进入烟气轮机做功带动主风机，其后温度为500-550°C，压力为0.01MPa（表）左右，再进入废热锅炉发生蒸汽，废弃的烟气（温度大约为200℃左右）通过烟囱排到大气。油气进入分馏塔后，首先脱过热，塔底油浆（油浆中含有2%左右催化剂）分两路，一路至反应器提升管，另一路经换热器冷却后出装置。脱过热后油气上升，富气、粗汽油、轻柴油、回炼油等在分馏塔内自上而下分离出来。回炼油返回提升管进行再反应，轻柴油经过换热器冷却后离开装置，富气经气压机压缩后与粗汽油共同进入到吸收塔，吸收塔顶的贫气进入再吸收塔后由轻柴油吸收其中的C4-C5，再吸收塔顶干气进入干气脱硫塔脱硫后作为产品出装置，吸收塔底吸收油进入脱吸塔用来脱除其中的C2。塔底脱乙烷汽油进入稳定塔，稳定塔底油经碱洗后进入脱硫醇单元后出装置，稳定塔顶液化气进入脱硫塔脱除HS，再进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置[4]。

2 下位程序设计

下位PLC起到采集信号和控制量输出的作用，PLC中的模拟量/数字量输入模块将现场工艺过程的模拟量和数字量经过采集进入到PID模块，经过控制策略的应用在模拟量输出模块或数字量模块输出，作用到具体的工艺过程中。由于具体工艺工程较复杂，选取关键的I/O分配点，如表1所示。具体操作流程为：启动按钮按下后，下位机采集输入值经过AD转换，将压力、温度、流量采集进来，设定压力参数、温度参数、流量参数，经PID控制，PID运行控制输出D10、D11、D12，然后经DA转换输出，控制负载，将输入输出及其状态变量通过上位机组态显示。

3 上位程序设计

在上位机程序中，将催化裂化装置中所测量的温度、压力、流量通过Realinfo组态软件进行界面模拟仿真，分析系统的实时数据显示、实时趋势、历史趋势、报警记录的关键技术。建立界面模拟仿真的基本步骤：设备组态（选取对应品牌设备的驱动程序）---> I/O设备定义（建立与设备组态对应的数据点） --->选取对应的设备（将设备管理的变量与数据点对应）。数据显示和报警显示的基本方式与建立界面的过程类似，只是将对应的设备调整为对应数据的曲线或者报警信息。图1为催化裂化装置总貌图，图2，3，4分别对应部分数据点的实时曲线，历史曲线和报警信息记录图。

4 结论

针对催化裂化装置的控制系统为目的。首先分析了催化裂化装置的工艺流程；其次结合工艺流程的特点，以三菱的PLC作为下位机，Realinfo组态软件设计上位监控程序，详细分析了系统主界面，实时曲线，历史曲线，报警信息等的组态过程；最后通过系统联调和仿真验证，确定该控制系统具有良好的控制效果。

参考文献：

[1] 张建忠.重油加工技术的新进展及发展趋势[J].国际石油经济，2005，25（5）：452-453.

[2] 霍凤财，任伟建，康朝海，等. 基于组态王和PLC的工业锅炉监控系统设计[J].化工自动化及仪表，2013，40（9）：1103-1105.

[3] 赵威，山红红，张建芳，等.两段提升管重油催化裂化（I型）新工艺的初步研究[J].化工学报，2004，6（5）：919-923.

[4] 宋阳，王义，李晓光.利用催化裂化装置增产汽油的工业应用[J].当代化工，2016，45（9）：2189-2191.