1. 改造的原因：
大港石化公司催化裂化主風(fēng)機組從投入運行到2004年技術(shù)改造已經(jīng)運行了將近10個年頭了，它是關(guān)系到催化裂化裝置穩(wěn)定高效運行的關(guān)鍵設(shè)備，它的運行好壞也直接影響到處理量和經(jīng)濟效益能否達(dá)到的重要因素。隨著時間的推移，主風(fēng)機組配套的自控設(shè)備已經(jīng)步入老化階段，部分儀表元器件已難以購到，同時原控制工程采用西門子、三菱PLC可編程控制器來完成機組自保、聯(lián)鎖以及軸流風(fēng)機安全運行、逆流等控制。原PLC工程由于機組控制技術(shù)落后，控制方案交叉、復(fù)雜，采用多種控制器分別監(jiān)控，不利于綜合控制和集中管理，盤裝儀表和接線端子老化嚴(yán)重，易發(fā)生機組的誤停車、誤跳車與誤報警，已不適應(yīng)目前的大規(guī)模生產(chǎn)需要，給主風(fēng)機組的平穩(wěn)運行帶來困難，并且由于是常規(guī)儀表控制，沒有實時、歷史趨勢和報警記錄給故障的分析和解決帶來了較大的困難。因此，主風(fēng)機組控制工程急需進行更新改造。
伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，ESD工程的安全可靠性已經(jīng)能夠滿足主風(fēng)機組的安全控制和緊急停機聯(lián)鎖的要求，并使采用常規(guī)儀表監(jiān)控?zé)o法實現(xiàn)的功能得以完成。因此，主風(fēng)機組采用ESD工程可以有效的記錄主風(fēng)機組的運行工況和操作過程，以及分析主風(fēng)機組的不正常運行工況，為主風(fēng)機組安全運行提供了有效的技術(shù)支持。ESD工程可以在卡件損壞的條件下在線更換維護，確保機組正常運行。ESD工程的這些功能若采用常規(guī)儀表監(jiān)控是無法實現(xiàn)的。
2. 新工程的介紹：
主風(fēng)機組改造采用的是美國TRICONEX公司的ESD工程。
2.1硬件上的特點：
TRICONEX公司的TS3000工程的核心是（TMR）結(jié)構(gòu)的三重模件冗余容錯控制器。TRICON工程有三個處理器，數(shù)字量輸入信號在DI模件中被分成隔離的三路，通過三個獨立的通道分別被送到三個主處理器中進行三取二表決；經(jīng)糾正任何偏差后的數(shù)據(jù)通過三條I/O總線被送到DO模件，并在DO模件硬件進行再次表決。同樣地模擬量輸入信號在AI模件中被分成隔離的三路，通過AI模塊上每一個分電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字量，用32位的協(xié)處理器進行處理，每個主處理器采用選取中間值的算法讀取正確值，并糾正任何分電路中的偏差，主處理器輸出的模擬量信號在AO模塊中的模擬輸出選擇器中進行選擇，以確保輸出信號的準(zhǔn)確。
2.2軟件上的特點：
軟件基于WINNT環(huán)境的Tristation1131編程軟件，將聯(lián)鎖邏輯功能和包括逆流、安全運行控制等在內(nèi)的調(diào)節(jié)功能集成于一個工程平臺上完成，實現(xiàn)了控制工程的高度可靠性、集成性及完整性。同時，配合Wonderware Intouch監(jiān)控軟件，可以為用戶及操作人員提供良好人機界面，實現(xiàn)包括過程監(jiān)控、操作、動態(tài)工作點顯示、報警記錄及歷史數(shù)據(jù)采集等功能。
3. 主風(fēng)機組原控制工程簡介：
改造前主風(fēng)機組陜鼓的軸流風(fēng)機采用西門子PLC控制邏輯，防喘振邏輯存在于可編程調(diào)節(jié)器YS170中，煙機的聯(lián)鎖邏輯由三菱PLC控制，軸流風(fēng)機的聯(lián)鎖信號有些送往煙機PLC，而煙機的聯(lián)鎖信號也有一些送給軸流風(fēng)機PLC，兩套邏輯互相交叉。
主要有防喘振邏輯，逆流，安全運行，啟動邏輯，聯(lián)鎖邏輯，入口蝶閥控制，靜葉控制，煙機輪盤冷卻蒸汽控制等。
機組的軸振動，軸位移，轉(zhuǎn)速檢測采用BENTLY公司的3300系列產(chǎn)品，軸位移、轉(zhuǎn)速的聯(lián)鎖信號通過本特利3300二次表后的繼電器模件輸出。儀表盤上是各種盤裝二次表，可以顯示工藝需要的壓力、流量、溫度指示，同時還有停機按鈕、復(fù)位按鈕、試驗按鈕等操作按鈕，并且還有各種報警指示燈和運行狀態(tài)指示燈。
4. 主風(fēng)機組改造前需要明確的幾項工作：
4.1儀表原有電纜利舊，保留本特利3300軸系儀表。
4.2盡量保持原操作方式的風(fēng)格。
4.3強電設(shè)備和儀表控制弱電設(shè)備分開布置，聯(lián)鎖儀表接線端子分開布置。
4.4根據(jù)催化裝置主風(fēng)機組的特點以及集中監(jiān)控的需要，要求控制室可以100%監(jiān)控機組運行工況。此次改造工程配備兩個操作站和一個工程師站，均能監(jiān)控主風(fēng)機組的運行，同時工程師站用于工程組態(tài)和日常維護使用。報警燈屏和試驗開關(guān)、按鈕安裝在輔助操作臺上。
4.5控制機柜仍設(shè)在控制室內(nèi)，但需要玻璃墻與操作間隔離。機柜內(nèi)安裝ESD工程的主機架、擴展機架，用于信號轉(zhuǎn)換的隔離柵，端子板等，本特利3300軸系儀表和狀態(tài)檢測主機S8000安裝在機柜內(nèi)。
4.6工程供電采用兩路供電，即一路市電，另一路UPS。
4.7除輔助操作臺信號外，TS3000工程與電氣相連接的信號以及工程所有DO輸出信號通過中間繼電器隔離。
4.8催化DCS與TS3000之間的關(guān)鍵控制信號采用硬接線的方式控制，其他的工藝參數(shù)通過總線的形式傳輸。
4.9設(shè)置操作權(quán)限，聯(lián)鎖信號和影響啟動的信號加入軟切除。
5. 改造方案：
5.1老工程拆除和新工程安裝
由于此次改造電纜利舊，所以拆除盤裝儀表，在每一路接線端子處做線標(biāo)，線標(biāo)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到改造的成敗。由于老的接線端子的線標(biāo)已經(jīng)模糊，所以對照老的接線圖查找，不清楚的采取現(xiàn)場短接，室內(nèi)測量導(dǎo)通的辦法來確定電纜的線標(biāo)。同時還測量了每條電纜的絕緣電阻。新機柜的安裝采取整體吊裝，由于新來的機柜之間的電纜是在出廠時已經(jīng)配好的，所以在吊裝時要嚴(yán)格避免機柜之間較勁，機柜固定在作好的支架上后，作好接地連接，一路是保護接地，一路是信號地。
5.2輸入輸出點的確定及分配
此次改造輸入輸出點即I/O的確定直接關(guān)系到ESD工程的硬件配備，以及組態(tài)點數(shù)和畫面的制作，同時要求每種信號卡件的備用點應(yīng)該有15%裕量。
信號類型 點數(shù) 合計
主風(fēng)機 增壓機 備機
AI 4-20mA 64 19 73 156
AO 4-20mA 8 1 6 15
DI 無源觸點 34 2 29 65
DO 繼電器隔離 29 4 28 61
表1主風(fēng)機組輸入輸出點數(shù)
5.3工程說明：
5.3.1電源分配：
兩路220VAC供電，一路市電，一路UPS供電。
兩路直流24VDC電源，同時向各ETP供電，機柜內(nèi)繼電器、溫度變送器、隔離柵用電由兩路直流電源經(jīng)二極管選通后供電。
各操作臺下放置電源插座，給操作站供電。
5.3.2操作站和輔助臺：
本次改造設(shè)有一個工程師站和兩個操作員站。CRT安裝形式為鑲嵌安裝，主機安放在操作臺下部第二層合內(nèi)，鍵盤、鼠標(biāo)在操作臺面操作，操作臺內(nèi)設(shè)風(fēng)扇。
儀表輔助臺上設(shè)有急停按鈕四個：主風(fēng)機緊急停車、主風(fēng)機安全運行、1#備用風(fēng)機緊急停車、2#備用風(fēng)機緊急停車。功能按鈕為試驗報警燈和確認(rèn)報警。報警燈屏18點。
5.3.3外圍儀表、設(shè)備與TRICON的關(guān)系：
溫度變送器MTL3073共83只，熱電偶4支，其余為熱電阻。輸出為4-20 mA電流進入3700A卡件。
轉(zhuǎn)速，位移信號由BENTLY3300輸出干接點進TS3000DI卡。參與機組聯(lián)鎖（7點），轉(zhuǎn)速、位移、振動模擬信號由BENTLY3300輸出4-20 mA信號進3700A卡件。計23點。
現(xiàn)場變送器所用電源由ETP供給。DCS來4-20 mA信號為有源信號。
煙機入口蝶閥閥位控制及蝶閥閥位指示設(shè)有MTL3046B隔離柵。
ESD送出DO點全部加繼電器隔離。
5.3.4通訊工程的構(gòu)成：
TRICON配備雙NCM（4329通訊卡），各操作站PC機均配置雙網(wǎng)卡，TRICON通過兩根RJ45網(wǎng)線與操作站和工程師站連接。操作站和工程師站與控制柜間的通訊電纜長度為15米。從而保證NCM卡，通訊線路，PC機的冗余。通訊協(xié)議為TCP/IP。
TRICON與DCS的通訊，通過EICM的RS485 MODBUS協(xié)議進行通訊。
TRICON與S8000的通訊，通過EICM的RS232 MODBUS協(xié)議進行通訊。


5.3.5上位監(jiān)控畫面組成:
此次改造上位監(jiān)控軟件采用Wonderware Intouch監(jiān)控軟件,共完成23個畫面:
工藝流程圖包括:三機組操作流程圖、三機組油工程、三機組/備機切換、1#備機操作流程圖、1#備機油工程、 2#備機操作流程圖、2#備機油工程、1#增壓機流程圖、 2#增壓機流程圖。

圖1三機組工藝流程圖
邏輯控制圖包括：三機組開機畫面、三機組聯(lián)鎖畫面1、三機組聯(lián)鎖畫面2、備機/增壓機聯(lián)鎖畫面、防喘振畫面。

圖2開機畫面

圖3聯(lián)鎖畫面
其他畫面包括：三機組設(shè)定值、備機/增壓機設(shè)定值、實時趨勢、歷史趨勢、報警歷史、軟報警燈屏畫面、工程維護畫面。
畫面的切換操作可以采用菜單驅(qū)動或圖形動態(tài)連接，操作人員只需對畫面操作就可以監(jiān)控整個機組，操作簡單、方便。操作畫面顯示機組及其附屬設(shè)備的狀態(tài)，運行參數(shù)：壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速、液位等的實時值。當(dāng)工程正常時，顯示綠色，報警時顯示黃色，聯(lián)鎖時顯示紅色。全部被控參數(shù)在畫面中可以顯示每個被控參數(shù)點的量程、單位、實時值、設(shè)定值、手/自動操作狀態(tài)及操作輸出值。并同時顯示工程中出現(xiàn)報警或聯(lián)鎖的位號，名稱，發(fā)生的時間：年、月、日、時、分、秒，以及報警或聯(lián)鎖值。
5.3.6下位編程程序組成：
此次改造下位編程軟件采用基于WINNT環(huán)境的Tristation1131編程軟件。
主要的控制和邏輯程序包括：允許啟動程序、主風(fēng)機聯(lián)鎖程序、風(fēng)機逆流程序、風(fēng)機安運程序、煙機輪盤冷卻蒸汽控制程序、煙機密封氣壓差控制程序、風(fēng)機靜葉控制程序、煙機蝶閥聯(lián)鎖邏輯、自動操作邏輯、防喘振邏輯等。
5.4邏輯程序的改進：
5.4.1主風(fēng)機聯(lián)鎖程序：
原來的聯(lián)鎖程序是由兩套PLC實現(xiàn)的，軸流風(fēng)機采用西門子PLC，煙機采用三菱PLC，由于是兩套PLC，所以在實現(xiàn)聯(lián)鎖動作時，兩套PLC之間還要傳遞聯(lián)鎖信號，給故障的判斷和維護帶來困難。新的聯(lián)鎖邏輯將主風(fēng)機聯(lián)鎖邏輯和煙機的聯(lián)鎖邏輯作到了一起，直觀清晰，即聯(lián)鎖原因各單元側(cè)為或門關(guān)系，即任意原因側(cè)動作，動作側(cè)均動作。同時在每一路的聯(lián)鎖信號上加了軟切除功能，在開機工程中和故障處理時起到了很大的作用，同時還有聯(lián)鎖信號的保持和復(fù)位功能。
5.4.2主風(fēng)機開機條件：
新的開機條件作到了一起，直觀清晰，即開機條件側(cè)為與門關(guān)系，即全部原因側(cè)合格，動作側(cè)才合格。允許啟動后，啟動畫面彈出“煙機入口高溫閘閥允許開”，“主風(fēng)靜葉解鎖”對話框。如果煙機轉(zhuǎn)速大于60RPM，啟動畫面彈出“盤車正�！薄盁煓C入口蝶閥解鎖”。
5.4.3主風(fēng)機啟動程序：
按照操作畫面指示，首先使主風(fēng)聯(lián)鎖各原因側(cè)正常，按復(fù)位按鈕，使聯(lián)鎖復(fù)位

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