IAS系统在重油催化裂化装置上的应用

由天下分享时间：2025/3/17 11:41:27 加入收藏我要投稿点赞

I/A S 系统在重油催化裂化装置上的应用

徐若钢

(中国石化广州分公司仪控中心,广东广州 510726)

摘要：本文介绍了 I/A S 系统 DCS 软硬件结构及在广州石化重油催化裂化装置上的应用。文中重点介绍了该系统的控制组态方法及其技巧。关键词：重油催化裂化；I/A S；组态；PID；串级；比值；超驰

引言

重油催化裂化装置系中国石化广州分公司的主体装置之一,设计加工能力为 100 万吨/年，加工由减压蜡油、减压渣油和脱沥青油混合而成的重质油，主要产品包括 90 号汽油、轻柴油、液化气和油浆。本装置引进了美国石韦工程公司的道达尔专利技术，其主要特点是两段高温再生、反应进料高度雾化采用蒸汽预提升等所谓高温短接触反应条件和主风分布环境提供良好的主风分配等。

重催装置采用 FOXBORO 公司的 I/A S 集散控制系统

（Distributed Control System）进行生产过程控制。I/A S 全称为 Intelligent Automation Series,即智能自动化系列,是 FOXBORO 公司率先正式推出的新一代过程管理和控制系统，采用国际标准的开放系统，可靠性程度、稳定性程度高。

1 重催 I/A S 的系统组成和说明

重催 I/A S 系统结构见图 1。

AW51C (S00001) WP51B (S00002) WP51B (S00003) WP51B (S00004) 冗余节点总线 CP30FT (S00006) CP30FT (S00008) COMP10 (S00005) CP30FT (S00007) LP01 冗余现场总线 FBM . . . . . . 冗余现场总线 FBM . . . . . . 冗余现场总线 FBM . . . . . . FBM FBM FBM 图 1 重催 I/A S 系统配置图

I/A S 的通讯网络是建立在 ISO 所定义的 OSI 标准基础

上的，并符合 IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）的规范。I/A S 系统处理机(亦称站)是通过冗余的节点总线（Nodebus）相互联接，形成过程管理和控制节点。节点总线符合标准，采用总线

形式，传递介质为同轴电缆，介质访问方法采用载波侦听多

路访问/冲突检测 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）方式，数据传输速率为 10Mb/s，终端电阻 50 欧姆。

现场总线组件 FBM(FieldBus Module)为控制处理机和

现场变送器/执行器提供接口，它们之间的是通过一条冗余的现场总线（Fieldbus）来完成的。现场总线是一种单主站共用线串行数据通讯总线，使用同步通讯规范，传递介质为屏蔽双绞线，通讯方式为令牌传送方式，数据传输速率为。

重催 I/A S 节点总线的站有一个应用操作处理机 AW51 （Application Workstation Processor），三个操作站处理机 WP51(Workstation Processor)，三对容错（Fault Tolerance）的控制处理机 CP30(Control Processor)和一个通讯处理机 COMP10(Communication Processor)。 S00001～S00008 为各站的标识符（Letterbug）。 1.1 应用操作处理机

AW51 具有应用处理机和操作站处理机的组合功能。它作为应用处理机时，承担网络上的服务器功能，执行组态、诊断、运行用户应用程序等应用功能。同时，AW51 还处理来自其它站的任务所需的大容量存储文件申请，如收集历史数据等。它作为操作站处理机时，在显示器上产生视频信号显示图像和文字信息，供操作人员监视和操作。 1.2 操作站处理机

WP51 和它相连的外设（如键盘、球标等）提供了操作人员与系统功能之间的界面。它从自带的硬盘中读取图像和文字信息，在显示器上产生视频信号显示图像和文字信息，供操作人员监视和操作。 1.3 控制处理机

CP30 和与它相连的现场总线组件 FBM 一起，按照组态好的控制方案对过程进行控制。它可实现常规的模拟连续控制、梯形逻辑控制、顺序控制等功能，也可实现数据采集、检测、报警和传送信息的功能。 1.4 通讯处理机

COMP10 提供了使 I/A S 的其它站与 VT100 终端、打印机进行通讯的接口。COMP10 提供了 4 个 RS232-C 兼容串行接口，其中 PORT 1 接打印机 LP01，用于报表和报警打印。 1.5 现场总线组件

FBM 为现场变送器/执行器与冗余的现场总线之间提供了接口。这些组件对现场设备使用的电气输入/输出信号进行适当地转换，使得现场总线能够与现场设备通讯，从而实现了控制器对现场信号的采集和对现场信号的控制输出。现场总线组件包括了模拟和数字类型，每个模拟组件的点数为 8，数字组件的点数为 16，均为通道隔离型卡件。现场总线组件可对现场变送器供电，省去了外接配电器的麻烦。 2 系统软件 2.1 操作系统软件

重催 I/A S 操作系统是 SunSoft Solaris 操作系统。它是基于 UNIX 系统 V 版本 4（SVR4），是一种 32 位的多任

务操作系统，并支持和遵循多种工业标准通讯协议。同时，

Solaris 操作系统是一种工业标准的 X-WINDOWS 系统，使用 Open Look 图形用户接口，可以方便地在整个 I/A S 系统和所联接的信息网络上访问数据，也是今后进行优化控制和信息管理的基础。 2.2 综合控制组态软件包

I/A S 提供的综合控制组态软件包，简化了复杂控制策略和安全系统的结构。I/A S 综合控制组态软件包提供了连续量、顺序量、梯形逻辑控制，它们可以单独或混合使用从而满足应用的需要。重催 I/A S 综合控制组态软件包使用了连续量控制。在 I/A S 综合控制组态软件包里，控制回路是由控制处理机中的控制功能块（Block）构成的。控制功能块是为实现某个控制任务的一组算法。常用的控制功能块有模拟输入信号模块（AIN）、比例-积分-微分控制模块（PID）和模拟输出信号模块（AOUT），一个简单的控制回路就是由 AIN、PID、AOUT 三个控制功能块组成的。几个 Block 可以组织和组态成组合模块（Compound）。 2.3 人机接口软件

I/A S 人机接口软件是由实时显示管理程序和一系列有关的子程序和工具组成，它们支持所有与图像显示和组态工作有关的活动。人机接口软件向操作人员提供了许多工具，从而提高操作人员的监视能力。这些工具包括绘制生产过程的流程图画面、实时趋势、历史趋势、报警显示等。 3 典型控制回路组态与应用

3.1 PID 单回路控制以重催装置吸收稳定系统高压气液分

离罐 V-303 含硫

污水液位 LIC302 的控制组态为例。图 2 是 LIC302 的控制示意图。

V303 E-8

LT302

302

含硫污水

LV302

图 2

LIC302 控制示意图

其调节过程是：当含硫污水液位升高时，调节器 LC302

（正作用）的输出升高，调节阀 LV302 开度增大，含硫污水流量相应增加，含硫污水液位就下降，从而达到控制液位的要求。

这是一个简单的控制回路，现场测量信号 LT302 通过

FBM 的通道接到模拟信号输入模块 AIN(命名为 LI302)，将其转化成数字量后交 PID 模块（命名为 LC302）处理，PID 模块按控制要求计算阀门的开度，最后由模拟输出模块 AOUT（命名为 LV302）将控制阀门开度的数字信号转换为模拟信号再通过 FBM 的通道送至现场。在这一简单的控制回路

中就用到了 AIN、PID、AOUT 三个控制功能块，而且这三个

控制功能块在回路中有密切的关系，通常把互相有联系的控制功能块放在一个集合中，这个集合就构成了组合模块（Compound），命名为 V303。下面是 LC302 的 DCS 组态图。

INITI BCALCI MEAS LC302 OUT PID MEAS LV302 AOUT INITO BCALCO LI302 AIN PNT 图 3 PID 回路 DCS 组态图

以 PID 功能块为例说明 DCS 组态示意图：

BCALCO（反演算输出参数）、INITO（初始化输出参数）---

如图 3 中连接，当 AOUT 功能块处于手动或 FBM 故障时，它的 INITO=1，使得 PID 功能块的 INITI=1，使 PID 功能块的输出（OUT）跟踪 PID 功能块的 BCALCI，即跟踪 AOUT 功能

INITI BCALCI MEAS LC302 OUT PID 功能块输入参数功能块名功能块输出参数块的输出。这样，当 AOUT 功能块从手动切到自动时，做到无扰动。

3.2 串级回路控制重催装置吸收稳定系统解吸塔底（设备

号 T301）液面控制为例。

解吸塔底液位控制回路 LC310(主回路)与解吸塔底抽出量控制回路 FC311(副回路)组成了串级回路控制 T301 的塔底液面。当液面上升时，提大 T301 底抽出量。

DCS 组态示意图如下：

功能块类型图 4