1、中國石油化工股份有限公司塔河分公司常壓焦化裝置加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計技術(shù)有限責(zé)任公司XXXX 年XX 月XX日目錄11優(yōu)化控制技術(shù)方案 .41.1優(yōu)化控制目標(biāo) .41.2術(shù)語定義 .41.3優(yōu)化控制系統(tǒng)基本功能設(shè)計 .41.4優(yōu)化控制系統(tǒng)技術(shù)方案 .51.4.1燃燒控制系統(tǒng) .51.4.2進料支路平衡控制系統(tǒng) .51.5先進控制軟件 .52優(yōu)化控制系統(tǒng)的原理 .62.1出口溫度控制器 .62.1.1出口溫度控制器原理 .62.1.2預(yù)測控制 .62.1.3加熱爐簡化機理模型 .72.1.4燃料氣理想閥位控制器 .72.2支路平衡控制器 .72.2.1自動升降負(fù)荷控制 .82.2.2支路平衡

2、控制 .82.3氧含量控制器 .82.4熱效率優(yōu)化 .93優(yōu)化控制系統(tǒng)軟硬件運行平臺 .103.1硬件運行方案 .103.2優(yōu)化控制系統(tǒng)服務(wù)器端的軟件和配置.104工程實施方案 .124.1XX1#裝置常壓加熱爐 F1001A/B 控制器方案 .124.1.1常壓加熱爐先控方案 .134.1.2常壓加熱爐先控操作員界面 .134.1.3切換邏輯的實現(xiàn) .144.2XX 裝置焦化加熱爐 F1101A/B 控制器方案 .164.2.1焦化加熱爐先控方案 .174.2.2焦化加熱爐先控操作員界面 .184.2.3切換邏輯的實現(xiàn) .194.3XX 裝置常壓加熱爐 F101 控制器方案 .244.3.1

3、常壓加熱爐先控方案 .244.3.2常壓加熱爐先控操作員界面 .254.3.3切換邏輯的實現(xiàn) .2624.4XX 裝置焦化加熱爐F301A/B 控制器方案284.4.1焦化加熱爐先控方案304.4.2焦化加熱爐先控操作員界面314.4.3切換邏輯的實現(xiàn)323優(yōu)化控制技術(shù)方案1.1 優(yōu)化控制目標(biāo)針對加熱爐這一煉油廠的耗能大戶，在現(xiàn)有的DCS 之上開發(fā)一套基于預(yù)測控制思想、吸收操作人員人工操作經(jīng)驗的先進控制軟件，對其進行工藝參數(shù)的高精度控制，實現(xiàn)熱效率的在線優(yōu)化， 并對多個支路進行支路溫度平衡控制為生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)運行、節(jié)能降耗打下基礎(chǔ)。實施先進控制及優(yōu)化的加熱爐包括1#裝置常壓加熱爐和焦化加熱

4、爐，2#裝置常壓加熱爐和焦化加熱爐，共計 6 臺加熱爐。 應(yīng)用加熱爐先進控制與熱效率優(yōu)化技術(shù)和軟件后，實現(xiàn)爐出口溫度的快速穩(wěn)定控制，實現(xiàn)各支路爐管進料平衡控制，實現(xiàn)熱效率優(yōu)化，節(jié)約燃料，并保障各后續(xù)單元的平穩(wěn)運行。1.2 術(shù)語定義APC ：即先進控制，本文件指以預(yù)估控制等先進控制理論為基礎(chǔ)的、與常規(guī)PID控制、串級控制、比值控制等不同的高等過程控制。CV ：即被控變量，是指先進控制和優(yōu)化的目標(biāo)值。MV ：即操縱變量，是指先進控制和優(yōu)化的調(diào)節(jié)手段。DV ：即干擾變量，是指對被控變量有影響，而在本控制系統(tǒng)內(nèi)無法調(diào)節(jié)的變量。軟儀表 ：對裝置生產(chǎn)過程中的一些難以用儀表在線測量的參數(shù)，通過數(shù)學(xué)模型的分析

5、以及生產(chǎn)過程的把握對其進行估算的專用軟件，該軟件運行的結(jié)果通常作為先進控制系統(tǒng)的CV 。常規(guī)控制 ： 本文件所稱常規(guī)控制，指裝置單元原有的控制回路或控制方法、控制策略，包括 PID 控制、比值控制、串級控制等等。無擾切換 ： 若無特別說明， 本文件中的無擾切換， 指先進控制與常規(guī)控制的切換是無平衡無擾動的。1.3 優(yōu)化控制系統(tǒng)基本功能設(shè)計針對上述目標(biāo)， 對加熱爐的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，確保被加熱介質(zhì)的控制指標(biāo)平穩(wěn)；同時，還要使加熱爐的熱效率最高、空氣污染最小、各支路出口溫度平衡。具體地說，任務(wù)分為三部分：1）爐出口溫度控制：基于預(yù)測控制和前饋控制，保證被加熱介質(zhì)的控制指標(biāo)滿足工藝要求；2）熱效率優(yōu)

6、化：使加熱爐能夠根據(jù)工況的變化合理調(diào)節(jié)送風(fēng)量的大小，實現(xiàn)加熱爐熱效率的實時最優(yōu)，最大限度的節(jié)省燃料量；43）加熱爐多個支路的溫度平衡控制。1.4 優(yōu)化控制系統(tǒng)技術(shù)方案1.4.1 燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)實現(xiàn)爐出口溫度控制和熱效率優(yōu)化的功能。分為如下兩個控制子系統(tǒng)：爐出口溫度控制子系統(tǒng)；熱效率自尋最優(yōu)控制子系統(tǒng)。1）爐出口溫度控制子系統(tǒng)采用預(yù)測控制， 同時用前饋及時補償負(fù)荷變化對被加熱流體出口溫度的影響，按照熱負(fù)荷平衡原則控制燃料流量，使加熱爐達到熱平衡，并保證被加熱介質(zhì)的控制指標(biāo)。2）熱效率自尋最優(yōu)控制子系統(tǒng)采用熱效率在線最優(yōu)控制，采用自尋最優(yōu)步進搜索法，在線尋找熱效率的最大值來控制過?？諝庀?/p>

7、數(shù)， 用動態(tài)前饋補償及時克服負(fù)荷變化和其它干擾對過?？諝庀禂?shù)的影響，保持加熱爐最佳燃燒狀態(tài)。1.4.2 進料支路平衡控制系統(tǒng)采用基于熱量平衡的解耦控制技術(shù)，建立支路平衡控制系統(tǒng)，使各路爐管受熱均勻、各路出口溫度一致，防止局部過熱。1.5 先進控制軟件在加熱爐先進控制中使用的軟件是由清華大學(xué)自動化系開發(fā)的“加熱爐控制軟件”。軟件主要有四部分組成，分別是：在線控制軟件基于在線監(jiān)控平臺的工程師監(jiān)控界面實時數(shù)據(jù)庫平臺和通訊軟件加熱爐控制組態(tài)軟件5優(yōu)化控制系統(tǒng)的原理2.1 出口溫度控制器2.1.1 出口溫度控制器原理燃料氣理想閥燃料油進料溫度進料量燃料油位控制器調(diào)節(jié)閥燃?xì)鈮毫?出口溫度設(shè)定+出口溫度預(yù)測

8、控制燃?xì)饬髁?PID控制器調(diào)節(jié)閥燃?xì)獬杭訜釥tF1001-.燃?xì)饬髁繝t膛溫度爐出口溫度圖 2-1 出口溫度控制器原理框圖如圖 2-1，加熱爐出口溫度控制器用于提高爐出口溫度克服干擾的能力，加速對給定值變化的響應(yīng)速度，實現(xiàn)爐出口溫度的高精度控制；在操作約束范圍內(nèi)，盡可能多燒燃料氣，節(jié)省燃油消耗。特點是：基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測控制算法，通過模型預(yù)測，實現(xiàn)超前調(diào)節(jié)對燃料氣流量實行壓力補償，由PID 回路穩(wěn)定流量，克服燃料氣壓力帶來的擾動，采用防積分飽和措施，當(dāng)閥位達到高低限時，避免繼續(xù)增加或減小燃料流量給定對進料流量和溫度實行前饋補償，減輕進料流量變化對出口溫度的影響通過緩慢調(diào)整燃料油的閥位，盡可能

9、多燒燃料氣。2.1.2 預(yù)測控制預(yù)測控制技術(shù)，采用“模型預(yù)測、反饋校正、滾動優(yōu)化”的控制算法，“根據(jù)對將來幾步的預(yù)測，決定走當(dāng)前一步”，參見圖2-2。而常規(guī)PID 控制，是基于當(dāng)前和過去偏差的控制，即“走一步，看一步”。圖 2-2 預(yù)測控制的工作原理實行預(yù)測控制需要建立相對準(zhǔn)確的被控對象的模型。在本項目中利用設(shè)備尺寸數(shù)據(jù)和實6測數(shù)據(jù)建立了加熱爐的機理數(shù)學(xué)模型。2.1.3 加熱爐簡化機理模型假設(shè)： (1) 傳遞給進料的熱量與爐膛溫度和出口溫度的差成正比；(2)由于煙氣預(yù)熱器回收煙氣余熱加熱空氣，忽略煙氣帶走的熱量，只考慮傳遞給進料的有效熱量；(3)進料的比熱是常數(shù)。1V1C1 dToFi C1

10、(TiTo )UA(Tl To )(1)dt2V2C2dTlUA(TlTo )K 3F3(2)dtT dF3F3F3 s(3)dt其中 ，12 分別是原料油密度和空氣密度；V1，V2 分別是爐管容積和常壓爐爐膛容積；C1，C2 分別是原料油比熱和空氣比熱；Ti ，To，Tl 分別是常壓爐入口溫度、出口溫度和爐膛溫度； K3 為單位燃料氣燃燒傳遞給進料的有效熱值；U 為平均傳熱系數(shù)；A 為總傳熱面積；F 3 是燃料氣流量； F3s 為燃料氣流量設(shè)定值；T 為一階慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)。2.1.4 燃料氣理想閥位控制器本系統(tǒng)的一個功能是實現(xiàn)多燒燃料氣， 以節(jié)省燃料油。 其實現(xiàn)方法是為燃料氣設(shè)置一個理想的

11、閥位區(qū)間， 在可能的情況下， 通過調(diào)整燃料油閥位， 盡可能使燃料氣工作在這個區(qū)間內(nèi)。2.2 支路平衡控制器總流量設(shè)定加熱爐支路平衡計算FTFCSPTTFTFCTTSPTTFTFCSPTTTTFTFCSPTCFCFT圖 2-3 支路平衡控制原理框圖72.2.1 自動升降負(fù)荷控制給定總流量， 按各支路流量比例自動改變各支路流量設(shè)定，最終使各支路流量之和等于總流量。設(shè)支路 i 流量占總流量的比例為Ki，總流量變化為G，則支路i 的支路流量變化為：K i GQiT(4)式中KiG支路 i 提降流量的變化值； Qi每執(zhí)行周期改變的量T達到 KiG 值所需要的執(zhí)行周期數(shù)。對所有支路，采取相同的執(zhí)行周期數(shù)。

12、并考慮各支路的最大允許變化速率。2.2.2 支路平衡控制通過調(diào)整各支路流量并保持總流量不變，使各路爐管受熱均勻、各路出口溫度一致，防止局部過熱。加熱爐的出口平均溫度為：Twa( Fi Toi )(5)Fi設(shè)支路 i 所吸收的熱量為Qi，在燃料不變的情況下，將支路i 出口溫度由 Toi 調(diào)整到 Twa所需的流量變化為：QiFi C(ToiTi )(FiFi )C (TwaTi )(6)FiToiTwaFi(7)TwaTi各支路的流量變化考慮最大允許變化速率。2.3 氧含量控制器在氧含量分析儀可靠的前提下，將氧含量控制在給定值，以保持高的熱效率。對燃料量的波動實現(xiàn)前饋調(diào)節(jié)，并保證安全。系統(tǒng)無風(fēng)量測

13、量和控制。燃料油燃料氣前饋控制氧含量設(shè)定氧含量鼓風(fēng)機變頻常壓加熱爐預(yù)測控制或入口蝶閥F1001爐膛圖 2-4 氧含量控制原理框圖82.4 熱效率優(yōu)化如圖 2-5，計算熱效率，由加熱爐熱效率自尋優(yōu)來通過調(diào)整氧含量的給定值使熱效率保持在最高水平附近，使加熱爐長期運行在優(yōu)化工況下。燃料油燃料氣前饋控制氧含量設(shè)定氧含量鼓風(fēng)機變頻常壓加熱爐預(yù)測控制或入口蝶閥F1001爐膛原料油流量、出入口溫度氧含量自尋最熱效率計算優(yōu)計算燃料油、氣圖 2-5 熱效率優(yōu)化原理框圖熱效率與過剩空氣系數(shù)之間的關(guān)系是一條有單峰極值的曲線，曲線最高點是過?？諝庀禂?shù)的最佳點，即熱效率最優(yōu)點，也是我們尋優(yōu)的最終目標(biāo)。若加熱爐的當(dāng)前工作

14、點是 A 1，那么自動尋優(yōu)的任務(wù)是調(diào)節(jié)尋優(yōu)變量使工作點逐步由 A 1 過渡到最佳工作點 O。煙氣中 O2 的含量是過?？諝庀禂?shù) 大小的直接體現(xiàn)， 因此可以用氧含量作為優(yōu)化的操縱變量。在每個尋優(yōu)周期中， 在過程接近平穩(wěn)的情況下， 從燃燒過程當(dāng)前的工作點出發(fā)， 先給氧含量一任意方向的變化， 使系統(tǒng)工作點移位， 如果變化的方向正確， 計算得到的加熱爐熱效率將增加；否則，將減小。于是，自尋最優(yōu)控制根據(jù)熱效率增量的大小和正負(fù)，決定燃燒空氣流量增量的大小和調(diào)整方向，從而逐步達到熱效率的最優(yōu)點。9優(yōu)化控制系統(tǒng)軟硬件運行平臺3.1 硬件運行方案加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)的硬件平臺以及與DCS 的互連方案如圖3-1 所

15、示。其中“先控與優(yōu)化運行平臺”為本項目專門配置的DELL 服務(wù)器（以下稱為APC 服務(wù)器）。圖 3-1 加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)的硬件平臺以及與DCS 的互連方案APC 服務(wù)器運行的操作系統(tǒng)為 Windows Server 2008 R2 中文版。實時數(shù)據(jù)庫與監(jiān)控軟件平臺、優(yōu)化控制軟件運行在該服務(wù)器上。APC 服務(wù)器通過以太網(wǎng)與DCS 的 OPC 服務(wù)器相連，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)通訊，即實現(xiàn)：將先進控制計算和軟測量計算所需要的控制站實時數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)采集上來，將先進控制器輸出結(jié)果輸送到DCS 控制站，用以改變中間控制器的給定值或輸出值，以達到對生產(chǎn)過程進行先進控制的目的。1#裝置的 OPC 服務(wù)器為其中

16、一臺操作站，2#裝置的 OPC 服務(wù)器為專用的一臺計算機。3.2 優(yōu)化控制系統(tǒng)服務(wù)器端的軟件和配置優(yōu)化控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)RTDB 軟件，實時數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)DCSLinker 軟件，工程師監(jiān)控和優(yōu)化控制軟件管理平臺軟件、優(yōu)化控制軟件組態(tài)軟件，優(yōu)化控制在線運行軟件。10控制器組態(tài)軟件優(yōu)化控制運行軟件監(jiān)控與管理平臺實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)通訊與采集DCS控制系統(tǒng)生產(chǎn)裝置圖 3-2 加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)服務(wù)器端的軟件和配置11工程實施方案針對各個加熱爐現(xiàn)有的DCS 狀況和常規(guī)控制方案，按照先控初步方案的要求，設(shè)計了一系列加熱爐控制器方案。其中1#裝置采用橫河Centum CS3000，

17、2#裝置采用浙大中控ECS-700?？刂破髑袚Q方案設(shè)計用于實現(xiàn)WatchDog 通訊監(jiān)控，以及投用信號的三級投用操作，即軟件運行、軟件控制投用、DCS 操作投用三級開關(guān)，前一級不投用則后一級不能投用，前一級投用后后一級才能進行投用和切除的操作。該方案在使用后，能夠?qū)崿F(xiàn)先控系統(tǒng)的正常投用、切除時的狀態(tài)切換操作。在CS3000 系統(tǒng)上，采用順控表實現(xiàn)；在ECS-700 系統(tǒng)上，采用模塊框圖實現(xiàn)。4.1 XX 裝置常壓加熱爐F1001A/B 控制器方案1#裝置常壓加熱爐的溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖如圖4-1 所示。12圖 4-11#裝置常壓加熱爐溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖4.1.1 常壓加熱爐先控方案表 4-1

18、1#裝置常壓加熱爐控制器控制方案被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）干擾變量（ DV ）1爐出口溫度 TIC8506A.PV燃料氣閥后壓力給定PIC8503A.SV總流量2爐出口溫度 TIC8506B.PV燃料氣閥后壓力給定PIC8503B.SV爐入口溫度3爐出口溫度 TIC8507.PV燃料氣閥后壓力給定PIC8540.SV4煙氣氧含量 ARC8501.PV鼓風(fēng)機變頻輸出 ARC8501.MV燃料氣流量 FIQ8505.PV5爐膛負(fù)壓 PRC8501.PV引風(fēng)機變頻輸出 PRC8501.MV燃料氣流量 FI8540.PV6爐熱效率 HeF1001.PV4.1.2 常壓加熱爐先控操作員界面

19、投用F1001APC投用F1001APC開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限/ 設(shè)定當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1001MVF1001MVF1001MVPIC8503A1燃?xì)忾y后壓力_ULIM.DT01PIC8503A.SV_LLIM.DT01_MOV.DT01.MODEF1001MVF1001MVF1001MVPIC8503B2燃?xì)忾y后壓力_ULIM.DT02PIC8503B.SV_LLIM.DT02_MOV.DT02.MODEF1001MVF1001MVF1001MVPIC85403燃?xì)忾y后壓力_ULIM.DT03PIC8540.SV_LLIM.DT03_MOV.DT03

20、.MODEF1001CV1爐出口溫度_ULIM.DT01TIC8506A.PVF1001CV2爐出口溫度_ULIM.DT02TIC8506A.PV13F1001CV3爐出口溫度_ULIM.DT03TIC8507.PV投用F1001OPT投用F1001OPT開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1001MVF1001MVF1001MVARC85011鼓風(fēng)機變頻_ULIM.DT06ARC8501.MV_LLIM.DT06_MOV.DT06.MODEF1001MVF1001MVF1001MVPRC85012引風(fēng)機變頻_ULIM.DT07PRC8501.MV

21、_LLIM.DT07_MOV.DT07.MODEF1001CVF1001CV1煙氣氧含量_ULIM.DT06ARC8501.PV_LLIM.DT06F1001CVF1001CV2爐膛負(fù)壓_ULIM.DT07PRC8501.PV_LLIM.DT073爐熱效率HeF1001.PV圖 4-21#裝置常壓加熱爐先控操作員界面組態(tài)4.1.3 切換邏輯的實現(xiàn)切換邏輯主要通過順控表實現(xiàn)，設(shè)計如下：No.TagData123456 789101112C01F1001APC_SOFT.PVONNYYC02F1001APC_TM.BSTSCTUPYC03F1001APC_RUN.PVONNYYC04F1001AP

22、C_REQ.PVONNYC05F1001APC_STS.PVONNNNYYYC06F1001APC_WD.PVONYC07C08PIC8503A.MODEAUTYC09PIC8503B.MODEAUTYC10PIC8540.MODEAUTYC11C12PIC8503A.MODERCASYC13PIC8503B.MODERCASYC14PIC8540.MODERCASYA01F1001APC_TM.OPSTARTYA02F1001APC_TM.OPSTOPYYA03F1001APC_RUN.PVHNNA04F1001APC_REQ.PVHNNNA05F1001APC_STS.PVHNNN N Y

23、A06F1001APC_WD.PVHN14A07A08PIC8503A.MODEAUTYA09PIC8503B.MODEAUTYA10PIC8540.MODEAUTYA11A12PIC8503A.MODERCASYA13PIC8503B.MODERCASYA14PIC8540.MODERCASYNo.TagData123 456 78910C01F1001OPT_SOFT.PVONNYYC02F1001OPT_TM.BSTSCTUPYC03F1001OPT_RUN.PVONNYYC04F1001OPT_REQ.PVONNYC05F1001OPT_STS.PVONNNYYC06F1001OPT_

24、WD.PVONYC07C08ARC8501.MODEMANYC09PRC8501.MODEMANYC10C11ARC8501.MODEROUTYC12PRC8501.MODEROUTYA01F1001OPT_TM.OPSTARTYA02F1001OPT_TM.OPSTOPYYA03F1001OPT_RUN.PVHNNA04F1001OPT_REQ.PVHNNNA05F1001OPT_STS.PVHNNN N YA06F1001OPT_WD.PVHNA07A08ARC8501.MODEMANYA09PRC8501.MODEMANYA10A11ARC8501.MODEROUTYA12PRC8501

25、.MODEROUTY圖 4-3 1#裝置常壓加熱爐控制器切換順控表表 4-2 1#裝置常壓加熱爐控制器切換相關(guān)變量和模塊名稱類型功能F1001APC_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為False；通訊異常時仍維持為 True。F1001APC_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。15F1001APC_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1001APC_SOFT 為 True 的時間，當(dāng)超過所設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1001APC_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或

26、者False。F1001APC_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為 True或者 False。F1001APC_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)，在 F1001APC_RUN 為 True時，根據(jù) F1001APC_REQ 切換為 True 或者 False。F1001OPT_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為 False；通訊異常時仍維持為 True。F1001OPT_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。F1001OPT_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1001O

27、PT_SOFT 為 True 的時間，當(dāng)超過所設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1001OPT_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或者False。F1001OPT_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為 True或者 False。F1001OPT_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)，在 F1001OPT_RUN 為 True時，根據(jù) F1001OPT_REQ 切換為 True 或者 False。4.2 XX 裝置焦化加熱爐F1101A/B 控制器方案1#裝置焦化加熱爐的溫度和煙風(fēng)

28、系統(tǒng)流程圖如圖4-4 所示。16圖 4-41#裝置焦化加熱爐溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖4.2.1 焦化加熱爐先控方案表 4-31#裝置焦化加熱爐控制器控制方案被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）干擾變量（ DV ）1爐出口溫度 TIC1131A.PV燃料氣流量給定 FIC1145A.SV支路流量 FIC1131A.PV2爐出口溫度 TIC1132A.PV燃料氣流量給定 FIC1146A.SV支路流量 FIC1132A.PV3爐出口溫度 TIC1133A.PV燃料氣流量給定 FIC1147A.SV支路流量 FIC1133A.PV4爐出口溫度 TIC1134A.PV燃料氣流量給定 FIC1146A.

29、SV支路流量 FIC1134A.PV175爐入口溫度 TI1130A.PV6煙氣氧含量 AIC1141A.PV鼓風(fēng)機變頻輸出AIC1141A.MV燃料氣流量7爐膛負(fù)壓 PIC1143A.PV引風(fēng)機變頻輸出PIC1143A.MV8爐熱效率 HeF1101A.PV被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）干擾變量（ DV ）1爐出口溫度 TIC1131B.PV燃料氣流量給定 FIC1145B.SV支路流量 FIC1131B.PV2爐出口溫度 TIC1132B.PV燃料氣流量給定 FIC1146B.SV支路流量 FIC1132B.PV3爐出口溫度 TIC1133B.PV燃料氣流量給定 FIC1147B

30、.SV支路流量 FIC1133B.PV4爐出口溫度 TIC1134B.PV燃料氣流量給定 FIC1146B.SV支路流量 FIC1134B.PV5爐入口溫度 TI1130B.PV6煙氣氧含量 AIC1141B.PV鼓風(fēng)機變頻輸出 AIC1141B.MV燃料氣流量7爐膛負(fù)壓 PIC1143B.PV引風(fēng)機變頻輸出 PIC1143B.MV8爐熱效率 HeF1101B.PV4.2.2 焦化加熱爐先控操作員界面投用F1101AAPC投用F1101AAPC開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限/設(shè)定當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1101AMVF1101AMVF1101AMVFIC1145A1

31、燃料氣流量_ULIM.DT01FIC1145A.SV_LLIM.DT01_MOV.DT01.MODEF1101AMVF1101AMVF1101AMVFIC1146A2燃料氣流量_ULIM.DT02FIC1146A.SV_LLIM.DT02_MOV.DT02.MODEF1101AMVF1101AMVF1101AMVFIC1147A3燃料氣流量_ULIM.DT03FIC1147A.SV_LLIM.DT03_MOV.DT03.MODEF1101AMVF1101AMVF1101AMVFIC1148A4燃料氣流量_ULIM.DT04FIC1148A.SV_LLIM.DT04_MOV.DT04.MODEF

32、1101ACV1爐出口溫度_ULIM.DT01TIC1131A.PVF1101ACV2爐出口溫度_ULIM.DT02TIC1132A.PVF1101ACV3爐出口溫度_ULIM.DT03TIC1133A.PVF1101ACV4爐出口溫度_ULIM.DT04TIC1134A.PV投用F1101AOPT投用F1101AOPT開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1001MVF1001MVF1001MVAIC1141A1鼓風(fēng)機變頻_ULIM.DT06AIC1141A.MV_LLIM.DT06_MOV.DT06.MODEF1001MVF1001MVF1001

33、MVPIC1143A2引風(fēng)機變頻_ULIM.DT07PIC1143A.MV_LLIM.DT07_MOV.DT07.MODE18F1001CVF1001CV1煙氣氧含量_ULIM.DT06AIC1141A.PV_LLIM.DT06F1001CVF1001CV2爐膛負(fù)壓_ULIM.DT07PIC1143A.PV_LLIM.DT073爐熱效率HeF1101A.PV投用F1101BAPC投用F1101BAPC開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限/設(shè)定當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1101BMVF1101BMVF1101BMVFIC1145A1燃料氣流量_ULIM.DT01FIC1145

34、A.SV_LLIM.DT01_MOV.DT01.MODEF1101BMVF1101BMVF1101BMVFIC1146A2燃料氣流量_ULIM.DT02FIC1146A.SV_LLIM.DT02_MOV.DT02.MODEF1101BMVF1101BMVF1101BMVFIC1147A3燃料氣流量_ULIM.DT03FIC1147A.SV_LLIM.DT03_MOV.DT03.MODEF1101BMVF1101BMVF1101BMVFIC1148A4燃料氣流量_ULIM.DT04FIC1148A.SV_LLIM.DT04_MOV.DT04.MODEF1101BCV1爐出口溫度_ULIM.DT0

35、1TIC1131A.PVF1101BCV2爐出口溫度_ULIM.DT02TIC1132A.PVF1101BCV3爐出口溫度_ULIM.DT03TIC1133A.PVF1101BCV4爐出口溫度_ULIM.DT04TIC1134A.PV投用F1101BOPT投用F1101BOPT開關(guān)_REQ.PV狀態(tài)_STS.PVMV/CV名稱上限當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F1001MVF1001MVF1001MVAIC1141B1鼓風(fēng)機變頻_ULIM.DT06AIC1141B.MV_LLIM.DT06_MOV.DT06.MODEF1001MVF1001MVF1001MVPIC1143B2引風(fēng)機變頻_ULIM.

36、DT07PIC1143B.MV_LLIM.DT07_MOV.DT07.MODEF1001CVF1001CV1煙氣氧含量_ULIM.DT06AIC1141B.PV_LLIM.DT06F1001CVF1001CV2爐膛負(fù)壓_ULIM.DT07PIC1143B.PV_LLIM.DT073爐熱效率HeF1101B.PV圖 4-5 1#裝置焦化加熱爐先控操作員界面組態(tài)4.2.3 切換邏輯的實現(xiàn)切換邏輯主要通過順控表實現(xiàn)，設(shè)計如下：19No.TagData123 456 7891011121314C01F1101AAPC_SOFT.PVONNYYC02F1101AAPC_TM.BSTSCTUPYC03F1

37、101AAPC_RUN.PVONNYYC04F1101AAPC_REQ.PVONNYC05F1101AAPC_STS.PVONNNNNYYYYC06F1101AAPC_WD.PVONYC07C08FIC1145A.MODEAUTYC09FIC1146A.MODEAUTYC10FIC1147A.MODEAUTYC11FIC1148A.MODEAUTYC12FIC1145A.MODERCASYC13FIC1146A.MODERCASYC14FIC1147A.MODERCASYC15FIC1148A.MODERCASYA01F1101AAPC_TM.OPSTARTYA02F1101AAPC_TM.O

38、PSTOPYYA03F1101AAPC_RUN.PVHNNA04F1101AAPC_REQ.PVHNNNA05F1101AAPC_STS.PVHNNN N YA06F1101AAPC_WD.PVHNA07A08FIC1145A.MODEAUTYA09FIC1146A.MODEAUTYA10FIC1147A.MODEAUTYA11FIC1148A.MODEAUTYA12FIC1145A.MODERCASYA13FIC1146A.MODERCASYA14FIC1147A.MODERCASYA15FIC1148A.MODERCASYNo.TagData123 456 78910C01F1101AOP

39、T_SOFT.PVONNYYC02F1101AOPT_TM.BSTSCTUPYC03F1101AOPT_RUN.PVONNYYC04F1101AOPT_REQ.PVONNYC05F1101AOPT_STS.PVONNNYYC06F1101AOPT_WD.PVONYC07C08AIC1141A.MODEMANYC09PIC1143A.MODEMANY20C10C11AIC1141A.MODEROUTYC12PIC1143A.MODEROUTYA01F1101AOPT_TM.OPSTARTYA02F1101AOPT_TM.OPSTOPYYA03F1101AOPT_RUN.PVHNNA04F1101

40、AOPT_REQ.PVHNNNA05F1101AOPT_STS.PVHNNN N YA06F1101AOPT_WD.PVHNA07A08AIC1141A.MODEMANYA09PIC1143A.MODEMANYA10A11AIC1141A.MODEROUTYA12PIC1143A.MODEROUTYNo.TagData123 456 7891011121314C01F1101BAPC_SOFT.PVONNYYC02F1101BAPC_TM.BSTSCTUPYC03F1101BAPC_RUN.PVONNYYC04F1101BAPC_REQ.PVONNYC05F1101BAPC_STS.PVONN

41、NNNYYYYC06F1101BAPC_WD.PVONYC07C08FIC1145B.MODEAUTYC09FIC1146B.MODEAUTYC10FIC1147B.MODEAUTYC11FIC1148B.MODEAUTYC12FIC1145B.MODERCASYC13FIC1146B.MODERCASYC14FIC1147B.MODERCASYC15FIC1148B.MODERCASYA01F1101BAPC_TM.OPSTARTYA02F1101BAPC_TM.OPSTOPYYA03F1101BAPC_RUN.PVHNNA04F1101BAPC_REQ.PVHNNNA05F1101BAPC

42、_STS.PVHNNN N YA06F1101BAPC_WD.PVHNA07A08FIC1145B.MODEAUTY21A09FIC1146B.MODEAUTYA10FIC1147B.MODEAUTYA11FIC1148B.MODEAUTYA12FIC1145B.MODERCASYA13FIC1146B.MODERCASYA14FIC1147B.MODERCASYA15FIC1148B.MODERCASYNo.TagData123 456 78910C01F1101BOPT_SOFT.PVONNYYC02F1101BOPT_TM.BSTSCTUPYC03F1101BOPT_RUN.PVONNY

43、YC04F1101BOPT_REQ.PVONNYC05F1101BOPT_STS.PVONNNYYC06F1101BOPT_WD.PVONYC07C08AIC1141B.MODEMANYC09PIC1143B.MODEMANYC10C11AIC1141B.MODEROUTYC12PIC1143B.MODEROUTYA01F1101BOPT_TM.OPSTARTYA02F1101BOPT_TM.OPSTOPYYA03F1101BOPT_RUN.PVHNNA04F1101BOPT_REQ.PVHNNNA05F1101BOPT_STS.PVHNNN N YA06F1101BOPT_WD.PVHNA0

44、7A08AIC1141B.MODEMANYA09PIC1143B.MODEMANYA10A11AIC1141B.MODEROUTYA12PIC1143B.MODEROUTY圖 4-6 1#裝置焦化加熱爐控制器切換順控表表 4-4 1#裝置焦化加熱爐控制器切換相關(guān)變量和模塊名稱類型功能F1101AAPC_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為False；通訊異常時仍維持為 True。F1101AAPC_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。F1101AAPC_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1101AAPC_SOFT為 True 的時間

45、，當(dāng)超過所22設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1101AAPC_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或者False。F1101AAPC_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為True或者 False。F1101AAPC_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)， 在 F1101AAPC_RUN為 True時，根據(jù) F1101AAPC_REQ 切換為 True 或者 False。F1101AOPT_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為 False；通訊異常時仍維持

46、為 True。F1101AOPT_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。F1101AOPT_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1101AOPT_SOFT 為 True 的時間，當(dāng)超過所設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1101AOPT_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或者False。F1101AOPT_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為True或者 False。F1101AOPT_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)，在 F1101AOPT

47、_RUN為 True時，根據(jù) F1101AOPT_REQ 切換為 True 或者 False。F1101BAPC_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為 False；通訊異常時仍維持為 True。F1101BAPC_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。F1101BAPC_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1101BAPC_SOFT 為 True 的時間，當(dāng)超過所設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1101BAPC_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或者False。F1101BAP

48、C_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為True或者 False。F1101BAPC_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)，在 F1101BAPC_RUN為 True時，根據(jù) F1101BAPC_REQ 切換為 True 或者 False。F1101BOPT_SOFTBOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為 False；通訊異常時仍維持為 True。F1101BOPT_WDBOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，使 TM 模塊計時復(fù)位。F1101BOPT_TMTM 模塊從復(fù)位時起，計算F1101BOPT_SOFT 為

49、 True 的時間，當(dāng)超過所設(shè)參數(shù)時， BSTS 狀態(tài)變?yōu)?CTUP 。F1101BOPT_RUNBOOL 變量爐出口溫度先控計算運行/停止開關(guān)，在上位機修改其為True 或者False。F1101BOPT_REQBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為True或者 False。F1101BOPT_STSBOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)狀態(tài)，在 F1101BOPT_RUN 為 True時，根據(jù) F1101BOPT_REQ 切換為 True 或者 False。234.3 2#裝置常壓加熱爐F101 控制器方案2#裝置常壓加熱爐的溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖如圖4

50、-7 所示。圖 4-72#裝置常壓加熱爐溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖4.3.1 常壓加熱爐先控方案表 4-52#裝置常壓加熱爐控制器控制方案被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）干擾變量（ DV ）241爐出口溫度 TRCA1505.PV燃料氣閥后壓力給定 PRC1502.SV總流量2爐入口溫度 TI1501.PV3支路 1 出口溫度 TR1500A.PV支路 1 流量 FRCA1501A.SV4支路 2 出口溫度 TR1500B.PV支路 2 流量 FRCA1501B.SV5支路 3 出口溫度 TR1500C.PV支路 3 流量 FRCA1501C.SV6支路 4 出口溫度 TR1500D.PV支

51、路 4 流量 FRCA1501D.SV7煙氣氧含量 AVIC1501.PV鼓風(fēng)機變頻輸出 AVIC1501.MV燃料氣流量 FI1502.PV8爐膛負(fù)壓 PRCA1501A.PV引風(fēng)機變頻輸出 PRCA1501A.MV9爐熱效率 HeF101.PV4.3.2 常壓加熱爐先控操作員界面投用F101APC開關(guān)_REQ.VALUEMV/CV名稱燃?xì)忾y后壓力爐出口溫度投用F101BB開關(guān)_REQ.VALUEMV/CV名稱支路 1流量支路 2流量支路 3流量支路 4流量支路 1 出口溫度支路 2 出口溫度支路 3 出口溫度支路 4 出口溫度總流量投用F101OPT開關(guān)_REQ.VALUE投用F101AP

52、C狀態(tài)_STS.VALUE上限/ 設(shè)定當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)PRC1502PRC1502PRC1502PRC1502_ULIM.PVPRC1502.SV_LLIM.PV_MOV.PV.MODETRCA1505_SP.PVTRCA1505.PV投用F101BB狀態(tài)_STS.VALUE上限/ 設(shè)定當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)F101MVF101MVFRCA1501AFRCA1501A_LIM.PVFRCA1501A.SV_LIM.PV_MOV.PV.MODEF101MVF101MVFRCA1501BFRCA1501B_LIM.PVFRCA1501B.SV_LIM.PV_MOV.PV.MODEF1

53、01MVF101MVFRCA1501CFRCA1501C_LIM.PVFRCA1501C.SV_LIM.PV_MOV.PV.MODEF101MVF101MVFRCA1501DFRCA1501D_LIM.PVFRCA1501D.SV_LIM.PV_MOV.PV.MODEF101CVF101CV_LIM.PVTR1500A.PV_LIM.PVF101CVF101CV_LIM.PVTR1500B.PV_LIM.PVF101CVF101CV_LIM.PVTR1500C.PV_LIM.PVF101CVF101CV_LIM.PVTR1500D.PV_LIM.PVFIA TM_SP.PVFIATM.PV投用

54、F101OPT狀態(tài)_STS.VALUE25MV/CV名稱上限當(dāng)前值下限當(dāng)前步幅回路狀態(tài)AVIC1501AVIC1501AVIC1501AVIC15011鼓風(fēng)機變頻_ULIM.PVAVIC1501.MV_LLIM.PV_MOV.PV.MODEPRCA1501APRCA1501APRCA1501APRCA1501A2引風(fēng)機變頻_ULIM.PVPRCA1501A.MV_LLIM.PV_MOV.PV.MODEAVI1501AVI15011煙氣氧含量_ULIM.PVAVIC1501.PV_LLIM.PVPRA1501APRA1501A2爐膛負(fù)壓_ULIM.PVPRCA1501A.PV_LLIM.PV3爐

55、熱效率HeF101.PV圖 4-8 2#裝置常壓加熱爐先控操作員界面組態(tài)4.3.3 切換邏輯的實現(xiàn)添加模塊實現(xiàn)WatchDog 功能，實現(xiàn)通訊故障時先控系統(tǒng)的自動切除，如下圖所示。26名稱F101APC_SOFTF101APC_WDF101APC_RUNF101APC_REQF101APC_STSF101BB_RUNF101BB_REQF101BB_STSF101OPT_SOFTF101OPT_WD圖 4-9 2#裝置常壓加熱爐控制器 WatchDog 功能表 4-6 2#裝置常壓加熱爐控制器切換相關(guān)變量和模塊類型功能BOOL 變量先控軟件運行時為True；正常退出時為False；通訊異常時仍

56、維持為 True。BOOL 變量先控軟件每個控制周期寫入True，再在 1sec 時長清為 False，使 WatchDog 復(fù)位。TON_HOLD從復(fù)位時起， 計算 F101APC_SOFT 為 True 的時間，當(dāng)時間超模塊過預(yù)設(shè)值時，輸出OUT 為 True。BOOL 變量爐出口溫度先控計算運行 / 停止開關(guān)，在上位機修改其為True或者 False。BOOL 變量爐出口溫度先控投用/切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為True 或者 False。BOOL 變量爐出口溫度先控投用/ 切除開關(guān)狀態(tài)，在F101APC_RUN 為True 時，根據(jù) F101APC_REQ 切換為True 或

57、者 False；在F101APC_RUN 為 False 時，強制輸出 False。BOOL 變量支路平衡控制計算運行 / 停止開關(guān)， 在上位機修改其為True 或者 False。BOOL 變量支路平衡控制投用 / 切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為 True或者 False。BOOL 變量支路平衡控制投用 / 切除開關(guān)狀態(tài)，在 F101BB_RUN為 True時 ， 根 據(jù) F101BB_REQ切 換 為 True 或 者 False ； 在F101BB_RUN 為 False 時，強制輸出 False。BOOL 變量優(yōu)化軟件運行時為True；正常退出時為False；通訊異常時仍維持為

58、True。BOOL 變量優(yōu)化軟件每個控制周期寫入True，再在 1sec 時長清為 False，使 WatchDog 復(fù)位。27TON_HOLD從復(fù)位時起， 計算 F101OPT_SOFT 為 True 的時間， 當(dāng)時間超模塊過預(yù)設(shè)值時，輸出OUT 為 True。F101OPT_RUNBOOL 變量熱效率優(yōu)化計算運行/停止開關(guān)， 在上位機修改其為 True 或者False。F101OPT_REQBOOL 變量熱效率優(yōu)化投用 /切除開關(guān)，在 DCS 操作界面修改其為 True或者 False。F101OPT_STSBOOL 變量熱效率優(yōu)化投用 /切除開關(guān)狀態(tài)，在 F101OPT_RUN 為 Tr

59、ue 時，根據(jù) F101OPT_REQ 切換為 True 或者 False；在 F101OPT_RUN為 False 時，強制輸出 False。其中自定義模塊中表達式如下所示：IF (NOT IN1) THENOUT1:=FALSE;ELSEOUT1:=IN2;END_IF;4.4 2#裝置焦化加熱爐F301A/B 控制器方案2#裝置焦化加熱爐的溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖如圖4-10 所示。2829圖 4-102#裝置焦化加熱爐溫度和煙風(fēng)系統(tǒng)流程圖4.4.1 焦化加熱爐先控方案表 4-7 2#裝置焦化加熱爐控制器控制方案被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）1爐出口溫度 TIC3002.PV燃料氣

60、閥位給定 TIC3011.MV2爐出口溫度 TIC3003.PV燃料氣閥位給定 TIC3012.MV3爐出口溫度 TIC3004.PV燃料氣閥位給定 TIC3013.MV4爐出口溫度 TIC3005.PV燃料氣閥位給定 TIC3014.MV56煙氣氧含量 AVIC3001.PV鼓風(fēng)機變頻輸出 AVIC3001.MV7爐膛負(fù)壓 PVIC3000.PV引風(fēng)機變頻輸出 PVIC3000.MV8爐熱效率 HeF301A.PV被控變量（ CV ）操作變量（ MV ）1爐出口溫度 TIC3102.PV燃料氣閥位給定 TIC3111.MV2爐出口溫度 TIC3103.PV燃料氣閥位給定 TIC3112.MV