TRICON系统在氢增压机组控制中的应用.pdf

2 0 1 6 年第3 6 期 总第3 8 7 期 中阖高 新竣术 金．业 c㈣ H l r E c H E H r￡ l j 5 NO． 3 6． 2 01 6 Cu mu l a t i v e t y N O． 3 8 7 T R I C O N系统在氢增压机组控制中的应用 刘剑威 沈阳鼓风机集团股份有 限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 8 6 9 摘要 中海石 油炼化有限责任公司惠州炼化分公 司1 8 0 2 7 吨／ 年催化重整装置氢增压机组是 由沈阳鼓风机集团 股份有限公司生产的离心压缩机和杭州汽轮机股份有限公 司生产的汽轮机组成 。文章介绍T R ． I C O N制系统 在催化重整装置氢增压机组控制中的应用，并介绍 了其硬件组成及组态的软件。 关键词T P d C ON , 统 ；氢增压机组控制 ； 控制 系统 ；P L C；三重冗余 文献标识码A 中图分类号 T K 4 1 3 文章编号 1 0 0 9 - 2 3 7 4 2 0 1 6 3 6 - 0 0 4 4 - 0 2 D O I 1 0 ． 1 3 5 3 5 ／ j ． c n k i ． 1 1 - 4 4 0 6 ／ n ．2 0 1 6 ．3 6 ． 0 2 2 在 中海石 油炼化有限责任公司惠州炼化分公司1 8 0 万吨／ 年催化重整装置氢增压机组 ，该装置 的增压机组 由沈阳鼓风机集团股份有限公司生产的离心压缩机和杭 州汽轮机股份有限公司生产 的汽轮机组成。该机组采用 了美 国T R I C O N E X 公司的T R I C O N T S 3 0 0 0 控制系统，硬件 方面T R I C O N M P 模块三重冗余系统，i ／ o 模块的各通道 也是三取二 。系统方面 下位机控制 联锁组态 ，组态 软件为T R I S T A S I O N 1 1 3 1 ，该系统对压缩机各参数集 中 控 制、联锁和保护 ，并使之相 关数据 显示在人机界面 I N T 0 U C H 上 。 该 系 统硬件 包 括 主处 理器M P 3 0 0 8 、 电源模 块 8 3 1 2 、模拟量输入模块A I 卡3 7 2 1 、模拟量输 出模块A O 卡3 8 0 5 E 、脉冲量输入模块P I 卡3 5 I 1 、通讯模块T C M 卡 4 3 5 1 B 、数字量输入模块D I 卡3 5 0 3 E 、数字量输出模块D 0 卡3 6 2 5 ，另外还有冗余的直流2 4 伏 电源 、M T L 安全栅 、 O M R O N 继 电器等。 电源模块8 3 1 2 每一个T R I C O N 机架装有两个 电源模 块 。每个 电源可 单独 承担系统在额定温度下 的全 负荷 运转 。电源 中有锂 电池可维持系统掉 电后仍能够保持 主处理器中的R A M 数据6 个月 。每个电源的额定值最小为 2 0 0 瓦 。 模 拟量输入模块A I 卡3 7 2 1 包括三个 隔离 的分 电 路 。每个输入分 电路从每 点接受不同的电压信号并将其 转换成数字值 ，并将其送到三个主处理器。每个主处理 器为了确保数值的正确采用算术运算，选取其中间值。 每个输入点检测时为 了避免分电路之间相互影响，模块 本身对各个分 电路进行完整的诊断。该模块支持热备用 功能，可 以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的 模块做备用。所有模块需要一个单独 的现场端子模件。 选用不同的端子板可以连接 电阻信号或电流信号。 模拟量输 出模块A 0 卡3 8 0 5 E 模块可以接收主处理 器三个分 电路 中任何一个分 电路 的输 出信号。每组 的三 个信号通过表决选出完好 的分电路来驱动8 个4 2 0 m A 输 出。模块要监视它本身的电流输 出并有一个 内部的参考 电压作为 自校正和模块完好信息。该模块支持热备用功 ．．4 4． ． 能，可 以在线更换有差错的模块或只是为连续工作的模 块做备用。 脉冲量输入模块P I 卡3 5 1 I 包括三个隔离的输入分 电路，每个分电路独立处理输入到模块的全部数据 。再 将数据送入主处理器，然后输入数据在主处理器处理前 进行表决 以保证最 高的一致性 。任 意一个分 电路有差 错，则模块的故障L E D 亮，机架发出报警 。L E D 亮只表示 分 电路有差错而不是模块有故障，模块仍然可 以在两个 分 电路有差错的情况下继续进行正常工作。该模块支持 热备用功能，可 以在线更换有差错 的模块或只是为连续 工作的模块做备用。所有模块需要一个单独的现场端子 模件 。该模块能够感受来 自磁性传感器输入设备的电压 跃变，并在一定时间内对其进行累加 即速率测量。 数字量输入模块D I 卡3 5 0 3 E 包括三个隔离的输入 分 电路，独立处理输入到模块的全部数据 。每个输入点 每 隔l 毫秒 由每个分 电路上面 的微处理器扫描一次，再 将数据送入主处理器 ，然后输入数据在主处理器处理前 进 行表决 以保证最高 的一致性 。该模块支持热备用功 能，可以在线更换有差错 的模块或只是为连续工作的模 块做备用。 数字量输出模块D 0 卡3 6 2 5 模块可 以接收主处理器 三个分电路中任何一个分电路的输出信号。每组的三个 信号通过模块本身的方型表决器硬件线路表决，产生一 个经表决后的送往现场端子模件去的数字输 出信号 。每 个模块有一个电压反馈 回路 ，它检验与负载无关的每个 输出开关的情况 。任 意一个分电路有差错，则模块的故 障L E D 亮，机架发 出报警 。该模块支持热备用功能，可 以在线更换有差错 的模块或 只是为连续工作 的模块做 备用 。 通讯模块T C M 卡4 3 5 1 B 该模块用于与P C 站、D C S 及 其他设备通讯，它拥有R S 2 3 2 或者R S 4 8 5 接 口、以太 网接 口，支持开放性 网络，可实现S O E 功能和D D E 功能，使用 T C P ／ I P 或I E E E 8 0 2 ． 3 协议 ，该通讯卡通过 以太网功能与 上位机进行通讯 ，控制系统默认的I P 为1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 ． 1 对 于操作站或工程师站也必须有一个与通讯卡在 同一 网段 的I P 地址与其对应。该通讯卡与D C S 以M O D B U S 方式进行 通讯 ，只要M P 韵 内存地址已经定义并分配 了地址，D C S 就能够读到任何它所需要的数据。 该系统软件编程 使用 的是T r i s t a r i o n 1 1 3 1 ，是在 W I N D O W S 图形界面 上生成 的很 容易使用 的编 程软件 ， 有一 整套 编程 工 具可 以用 来开 发 各种控 制 软件 。在 T R I S T A T I O N I 1 3 1 项 目中，程序是最高级别 的逻辑元素。 程序 中包含函数和函数块，但不包含其他 的程序 。根据 操作要求 ，项 目可 以分成多个程序 。函数块是一个由一 个或多个变量组成，彼此之间能产生相关操作的执行单 元 。程序的功能为模拟量的转换、数据的逻辑、模拟量 调节输 出。模拟量转换功能，从现场输入4 2 0 m a 的模 拟量信 号，把 这个信号转换成我们所 需要 的量程 ，在 T R I C O N 控制器中原始量程为8 1 9 4 0 9 5 ，即4 m a 对应8 1 9 、 2 0 m a 对应4 0 9 5 ，然后再把原始的量程转换为所需要的数 据量程即可 。数据 的逻辑包括 了用于压缩机组控制的报 警逻辑、联锁逻辑 、开车逻辑 、盘车逻辑 、报警逻辑以 及联锁逻辑 、联锁切 除逻辑 。模拟量调节输 出既是用 P I D 调节程序 ，包含 了压缩机组的润滑油油压调节 、密 封器差压调节等 。 S O E S e q u e n c e o f E v e n t s 顺序事件记录，该记 录可 以记录机组 的各种事件 ，它储于M P 内部，最多容纳 7 0 0 0 0 条，只要M P 不停止 ，该记录会一直存在 ，它的精 确度可达毫秒级 。 S P E E D 程序块主要用于汽轮机的调速 ，在本套控 制系统中，汽轮机调速分为 以下六种操作模式 允许启 动、暖机、升速、运行、超速、正常停车，在启动机组 时系统会按照系统提供的升速曲线 自动运行 ，也可 以手 动进行提速 ，但转速设定必须按照升速曲线的要求来设 定，汽轮机调速有三种控制P L C 手动控制方式、入 口 压力控制方式、抽气控制方式。 S U R G E 程序块 主要负责机 组的防喘振控制，当压 缩机与一定容积 的管网联合工作时，由于管网阻力过大 或机组本身性能下降等原因造成机组负荷过大 ，此时气 流 强烈震动，管 网和机组 的参数都会 出现 大幅度 的波 动 ，即流量、压力随时间大幅度周期性变化，压缩机 的 功率 以及声响周期性变化，这种变化非常剧烈乃至机组 无法 正常运行 ，这种现象称为喘振 。在本 系统中采用 T R I C O N E X 公司动态防喘振功能，当压缩机的工作点迅速 向左移动 ，即要发生喘振时 ，此控制方法可 以提前打 开一定开度放空阀 即防喘振阀，起到预防喘振的作 用，当工作向左移动过快，导致机组喘振时 ，此控制方 法可 以让 电磁 阀失电并将 向右侧调整一定数值的防喘振 线 ，以保证提前打开喘振阀起到防止机组喘振的作用。 这套 监控 系统 软件 是在W I N X P 操作 系统支持 下运 行 ，根据 设计和工艺要求 由i n t o u c h 软件平台生成 的工 程应用软件。该监控系统软件共设计多种功能画面，包 括有开车条件 画面、系 统图画面、报 警画面 、联锁 画 面、趋势图画面、测点清单画面、转速调节画面、防喘 振画面等等 。每种功能画面均有不同的功能选项，通过 对各选项的操作来监控机组运行。先进水平 的动态防喘 振技术使机组运行更加安全可靠；功能完善 的转速调节 技术锐增机组运行效率；性能曲线把机组性能及防喘振 控制完美地结合在一起。机组的调节画面显示出对被控 对象的实时调节；机组出现故障时，系统具有报警联锁 能力，画面能及时、准确地显示当前故障信息，另外 ， 报警清单始终显示在屏幕上端 的报警联锁窗上；系统参 数设有密码保护，修改前需输入正确的口令；显示压缩 机及汽轮机 的气路 、油路、密封等工艺流程图、通过颜 色的变化直接反映机组运行情况。 采用T R I C O N 控制器解决方案不但节约了成本，它的 功能块编程语言清 晰、简短 ，使用户对系统更容 易理 解，上位机通过双重以太网通讯使得数据从M P 控制层无 缝过度到管理层 ，数据通讯非常流畅，满足 了机组控制 的要求，确保不会因为控制系统的故障影响到机组的运 行，能长周期安全、稳定运行。 参考文献 [ 1 ] 戴金龙． 离心式压缩机的调节控制 系统U 】 ．风机技 术 ，2 0 0 2 ，1 0 6． [ 2 ] 赵勇，王智．I n T o u c h 在重油催化裂化装置主风机控 制系统中的应用Ⅱ 】 ．石油化工自动化，2 0 0 3 ， 5 ． [ 3 】 Wh i t e M H．S u r g e Co n t r o l o f C e n t r i f u g a l C o mp r e s s o r s Ⅱ 】 ．Ch e mi c alE n g i n e e ri n g ，1 9 9 2 ，2 3 1 2． 作者简介 刘剑威 1 9 8 4 -，男，辽宁沈阳人 ，沈阳鼓 风机集团股份有限公 司电气x9 5，研究方向压缩机控制 系 统开发集成设计。 责任编辑 蒋建华 ．． 4 5． ．