0.引言
　　山東石大科技集團有限公司與中國石油大學化學化工學院合作，成功完成了中油股份公司“九五科技重點攻關(guān)項目”——“兩段提升管催化裂化”新工藝技術(shù)的工業(yè)放大試驗。該項工藝技術(shù)可使裝置處理能力顯著提高，液體產(chǎn)品收率提高2至3個百分點，催化柴油密度下降，十六烷值提高。這是繼分子篩催化劑和提升管催化裂化工藝技術(shù)出現(xiàn)以來的又一次催化裂化技術(shù)的重大創(chuàng)新。在該項目（20萬噸/年催化裂化）中采用了性價比較高的橫河CENTUM CS1000 DCS系統(tǒng)，而其主風機也采用了CS1000的邏輯控制功能。
1.橫河CENTUM CS1000系統(tǒng)概述
　　該DCS系統(tǒng)采用了基于Windows NT Professional的工程師站—操作站對等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用高可靠性的總線型實時過程控制網(wǎng)絡(luò)V-NET，通過冗余的通訊介質(zhì)來保證實時過程控制數(shù)據(jù)的交換。CS1000系統(tǒng)提供了面向?qū)ο蟮膱D形化工具以及完整的過程控制功能庫（Function Block），集成了廣泛應用于工業(yè)控制現(xiàn)場的過程調(diào)節(jié)控制，極大地提高了工程開發(fā)的速度和質(zhì)量。
2.系統(tǒng)配置：
　　2.1系統(tǒng)硬件配置
　　2.1.1操作站（HIS Human Interface Station）
　　操作站采用了4臺普通PC機作為操作站，其中一臺兼為工程師站。PC機品牌是DELL的OptiPlex GX110工業(yè)用機，CPU為866MHz，RAM為512MB，20GB硬盤是SMARTⅡUltra ATA/66，1.44MB軟驅(qū)，CD-ROM為52X，20"的CRT，VF701卡（V-NET專用通訊卡）。
　　2.1.2控制站（FCS Field Control Stations）
　　本裝置的測控點較多，共采用了8臺控制站，均為橫河PFCD-S5520冗余現(xiàn)場控制單元，采用了雙CPU、雙電源、雙通訊單元的自身冗余結(jié)構(gòu)，它們之間可以實現(xiàn)無擾動切換，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。每個控制站帶有5個I/O卡件箱，分別插入不同的I/O卡件。
　　2.1.3 I/O卡件
　　本系統(tǒng)包括的卡件有AAM11（電流/電壓輸入，單點卡），AAM51（電流/電壓輸出，單點卡），ADM12T（接點輸入，16點卡），ADM52T（接點輸出，16點卡）等卡件。所有I/O模件均為帶8MHz高速微處理器（μP）及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的智能化卡件。
　　2.2系統(tǒng)軟件配置
　　CS1000系統(tǒng)的操作站，操作系統(tǒng)采用Windows NT，報表處理采用Microsoft Excel 2000，電子文檔閱讀是Adobe Acrobat Reader 5.0，CS1000操作系統(tǒng)，提供完整的、滿足要求的程序軟件包，包括實時操作系統(tǒng)、應用程序等。
3.主風機報警聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯設(shè)計
　　3.1兩段提升管催化裂化裝置主風機簡介：
　　該主風機是由沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的D120-110離心鼓風機，其介質(zhì)是空氣，進口流量為120立方米/分鐘，進口壓力為0.35MPa，進口溫度為191℃，出口壓力為0.45MPa，所需功率290kw，主軸轉(zhuǎn)數(shù)8088r/min。
　　3.2主風機開機條件：
　　在主風機開機前以下五項必須滿足要求才能開機：主風機入口蝶閥FV116B開度小于20%;防喘振調(diào)節(jié)閥FV1501A開度大于95%;潤滑油壓力PI150正常，大于0.245MPa;潤滑油溫度TI151正常，小于35℃;主風機允許啟動開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài)。
　　3.3主風機停機條件
　　3.2.1溫度停機條件：當一些關(guān)鍵部位溫度過高時控制站會發(fā)出停機信號。
　　3.3.2壓力停機條件：壓力停機采用的是三選二的方式，即三個潤滑油壓力PA1501A，PA1501B，PA1501C中如果有兩個壓力低于低低限（0.01MPa）則發(fā)出停機信號。
　　3.3.3軸振動停機條件：壓縮機低壓側(cè)軸振動XAHH1501或壓縮機高壓側(cè)軸振動XAHH1502信號超過高高限112μn時發(fā)出停機信號。
　　3.3.4軸位移停機條件：壓縮機軸向位移ZAHH1501信號超過高高限0.7mm時發(fā)出停機信號。
4. CS1000系統(tǒng)組態(tài)在主風機報警聯(lián)鎖系統(tǒng)的應用
　　4.1與本組態(tài)相關(guān)的功能塊簡介：
　　4.1.1順序表塊（ST16）：ST16塊具有控制順控功能，輸入輸出合計64點（固定），能操作32個規(guī)則。而且針對64點的輸入信號和輸出信號的分配，可以用8信號單位替換，該程序中使用的就是ST16功能塊。
　　4.1.2順序邏輯圖（LC64）：LC64塊是把輸入信號和輸出信號的關(guān)系用邏輯運算元件來記述的聯(lián)鎖塊對話框形式的功能塊，以聯(lián)鎖順控的控制為主要目的，可以使邏輯圖的表現(xiàn)按照原樣充分施展，它由條件信號、操作信號和邏輯圖部構(gòu)成。該程序中使用的邏輯圖塊LC64最多可以有32個條件信號，32個操作信號和64個邏輯元素。
　　4.1.3關(guān)系式塊（RL）：RL塊在順序邏輯圖的條件判定處理或者運算塊的條件判定處理中啟動。根據(jù)RL塊中的關(guān)系式，判定兩個數(shù)據(jù)間的大小關(guān)系及邏輯積，把與其條件是否一致的結(jié)果返還到換出側(cè)的功能塊。
　　4.2主風機聯(lián)鎖自保邏輯
　　4.2.1主風機聯(lián)鎖自保順序控制圖（ST16）

圖1 ST0801組態(tài)示意圖
　　圖1中條件信號和條件規(guī)則都是空白，表示在每個掃描周期中都會無條件執(zhí)行操作信號的操作規(guī)則，既無論什么情況，每個掃描周期結(jié)束后都將[ZFJ]、[RL0801]以及[ZFJYS]的狀態(tài)設(shè)定為自動。（掃描周期設(shè)定為1秒）
　　4.2.2主風機聯(lián)鎖自保條件功能圖（RL）

圖2 RL0801組態(tài)示意圖
　　圖2中所有工位都是模擬量信號輸入，其中FC116.PV和FV1501A.PV都是閥位反饋的測量值，這里采用其測量值（PV）與條件值做出對比，當其大于或小于條件值時，RL0801將給圖3的LC64塊提供一個條件信號。例如當FC116.PV>20時，圖3中的RL0801.X01.LT（小于條件）就不起作用，由于后面的邏輯元素都是與門，所以就不能輸出允許開機信號。相反當FC116.PV<20時，圖3中的RL0801.X01.LT條件就能滿足。
　　4.2.3主風機聯(lián)鎖自保順序邏輯圖（LC64）
　　圖3所示是這部分組態(tài)的主邏輯圖（LC64），它描述了每個條件和每個動作之間的邏輯關(guān)系。左邊一列是輸入信號，即邏輯關(guān)系的條件，右邊一列是輸出信號，是由條件的狀態(tài)通過邏輯元素的處理而產(chǎn)生的動作。圖中前面五個條件作為第一個邏輯元素——與門的輸入信號，如果沒有停機信號發(fā)生（由圖中的非門判定），則通過第二個與門輸出開機信號。這里的RL0801.X01.LT表示的是當測量值比RL0801中的第一項（X01，即入口蝶閥閥位 ：與門FV116.PV）的條件值（20）小時，條件滿足。相類似的RL0801.X02.GT中的GT表示大于;PI150.ALRM.NR表示潤滑油壓力PI150的報警（在調(diào)整畫面中設(shè)定的低低限報警）處于正常狀態(tài);ZFJRUN.PV.ON表示主風機允許啟動開關(guān)ZFJRUN處于ON的狀態(tài); 主風機備用油泵啟動PA1501A.PV.2表示壓力開關(guān)PA1501A接通，壓力低低限報警。這里面特別設(shè)計的“ZFJWD”、“ZFJYL”、“ZFJZD”、“ZFJWY”分別表示溫度、壓力、軸振動和軸位移的切除按鈕，可以隨時屏蔽掉相關(guān)條件。

圖3 ZFJ（LC64）組態(tài)示意圖
　　需要說明的是入口蝶閥FV116控制主風機進風量的大小，在開機時開度不宜超過20%，在我們公司一般控制開度在13%左右即可，防喘振調(diào)節(jié)閥FV1501實際上起的是放空的作用，由于開機時主風不能立即并入催化兩器，所以FV1501A開度要大于95%，主風全部放空。開機條件全部滿足時，控制站會發(fā)出一個脈沖信號給開關(guān)量輸出功能塊RO1501，使其模式變成自動（RO1501.MODE.AUT），輸出值變?yōu)?（即接通，圖中為RO1501.CSV.2），這樣主風機就可以啟動了。
　　在主風機運行過程中，如果出現(xiàn)關(guān)鍵部位溫度過高、潤滑油壓力過低、軸振動過大或者軸位移過大的情況，在經(jīng)過一系列的或門之后控制站將輸出聯(lián)鎖停機信號。該信號將使主風機和它的兩個附屬設(shè)備——增壓機連鎖停機，具體方式與開機時類似，只是輸出值變?yōu)?。
5.應用情況：
　　主風機的自保邏輯在幾次非正常停工事件中表現(xiàn)穩(wěn)定，起到了重要的作用，在保護了主風機自身的同時也為裝置的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，真正使裝置達到“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運行狀態(tài)。2003年兩段提升管催化裂化項目被科技部列為國家級“火炬計劃”。在2004年第六屆上海國際工業(yè)博覽會上“兩段提升管催化裂化工藝及設(shè)備”獲得了銀獎，這是全國高校參展歷屆工博會以來獲得的最高獎項。
6.本文作者創(chuàng)新點：
　　6.1本文所闡述的主風機自保邏輯程序是首次應用于兩段提升管催化裂化工藝設(shè)備上的，也體現(xiàn)了CS1000系統(tǒng)邏輯程序的特點。
　　6.2在實際應用過程中，由于部分測量點偶爾會接觸不良，從而導致溫度信號失靈，這些測量點都深入到軸承或電機內(nèi)部，不到停工檢修無法修理。為了避免出現(xiàn)誤操作，我在該程序中設(shè)計了復位/切除按鈕（如圖3中的“ZFJWD.PV.ON”按鈕），在出現(xiàn)類似情況時，可以手動甩開這部分邏輯程序。
　　6.3在工藝上由于主油泵壓力有時會出現(xiàn)一定的波動，所以其壓力低低限的設(shè)定尤為重要，如果設(shè)高了會發(fā)生主油泵和備用油泵同時啟動，導致壓力超高，如果設(shè)低了會對主風機產(chǎn)生損害。在調(diào)試過程中我們經(jīng)過多次實驗最終確定壓力低低限設(shè)在0.18MPa最為合理。
參考文獻：
　　[1] 艾紅 王捷等，《集散控制系統(tǒng)中控制方案實現(xiàn)與研究》，中文核心期刊《微計算機信息》，2005年第19期第14頁
　　[2]Yokogawa Electric Corporation, System Configuration and Functions [M], YOKOGAWA
　　[3]Yokogawa Electric Corporation , Hardware Configuration and Function Manual [M],YOKOGAWA 1999