李 波，倪云濤，張金明

冶金自動化研究設(shè)計(jì)院、北京金自天正智能控制股份有限公司成都分公司，四川 成都 610041

0 引言

隨著攀鋼新1#、2#焦?fàn)t的投產(chǎn)，焦油及副產(chǎn)品的加工及處理量增加, 原焦油及工業(yè)萘的常規(guī)儀表控制裝置已滿足不了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要，而儀表備件也不好買，必須換代。

1）實(shí)現(xiàn)焦油工序自動化改造的主要目的是：提高裝置的自動化水平，降低原材料消耗和能耗，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低操作人員勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，提高安全生產(chǎn)保障能力；

2）現(xiàn)焦油工序的部分控制設(shè)備仍在使用70、80年代的Ⅲ型儀表，時(shí)間較長，技術(shù)落后，顯示控制設(shè)備老化（多數(shù)已淘汰，備件困難），不能適應(yīng)煤化工廠現(xiàn)代化發(fā)展需要，包括：焦油蒸餾、工業(yè)萘蒸餾、焦油洗滌、蒸吹分解系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)配置概況

本項(xiàng)目選用 ABB Industrial IT AC800F集散控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)是面向工廠自動化的新一代開放式DCS系統(tǒng), 全面支持現(xiàn)場總線技術(shù),系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫技術(shù),實(shí)現(xiàn)全局一體化編程。系統(tǒng)通信為標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)伸縮能力,系統(tǒng)編程采用國際化標(biāo)準(zhǔn)。ABB Industrial IT分散控制系統(tǒng)易于組態(tài)、易于使用、易于維護(hù)、易于擴(kuò)展。

現(xiàn)場控制站采用符合技術(shù)要求的AC800F控制器，I/O站通過冗余Profibus DP總線與控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，該系統(tǒng)完全滿足規(guī)范書中的要求。

根據(jù)工廠情況設(shè)一個(gè)焦油DCS控制站. 包括：焦油蒸餾,工業(yè)萘蒸餾的控制系統(tǒng)，油槽液位監(jiān)視，泵電機(jī)監(jiān)視，改質(zhì)瀝青系統(tǒng)及餾分加工系統(tǒng)的部份參數(shù)監(jiān)視。

2 DCS系統(tǒng)對焦油工段系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的主要功能

其主要串級控制功能如下：

焦油管式爐二段出口溫度與煤氣流量的串級調(diào)節(jié)；

焦油二段蒸發(fā)器頂部溫度與I蒽回流量串級調(diào)節(jié)；

焦油餾分塔頂溫度與輕油回流量串級調(diào)節(jié)；

工業(yè)萘初餾塔塔底液位與初塔底部采出量串級調(diào)節(jié)；

工業(yè)萘初餾塔塔頂溫度與酚油回流量的串級調(diào)節(jié)；

工業(yè)萘初爐出口溫度與煤氣流量的串級調(diào)節(jié)；

工業(yè)萘精餾塔塔底液位與精塔底部采出量串級調(diào)節(jié)；

工業(yè)萘精餾塔塔頂溫度與萘油回流量的串級調(diào)節(jié)。

管式爐二段出口溫度與焦?fàn)t煤氣流量的串級調(diào)節(jié)示例：（其它串級調(diào)節(jié)與此原理一樣）

在PID串級回路調(diào)試時(shí)首先把相關(guān)的溫度、壓力、流量信號引入到DCS系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)顯示完全正常后，再把調(diào)節(jié)閥的控制信號引入到DCS系統(tǒng)中，信號正常后，把串級回路的副回路選擇在手動情況下，首先在手動情況下進(jìn)行調(diào)試。正常后再把副回路的設(shè)定值SP選為內(nèi)部設(shè)定，選擇設(shè)定值跟蹤PV值變化，這樣打到自動情況下時(shí)，由于SP值跟蹤PV值，所以兩者相等，此時(shí)輸出值OP保持不變，在自動情況下可以更改設(shè)定值，觀察輸出值和PV值的響應(yīng)變化，從而調(diào)整PID參數(shù)值，直到最后滿足生產(chǎn)要求。

在副回路調(diào)試完成后，在投入主回路調(diào)節(jié)前，主回路首先打到手動情況下，并調(diào)整輸出值OP使得進(jìn)入副回路的SP值和副回路的設(shè)定值SP相等，這樣在主回路投入時(shí)不會給副回路造成波定，在主回路投入手動后，通過調(diào)整主回路OP值的大小，來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，使調(diào)節(jié)閥保持在合適的開度上。正常生產(chǎn)后，把主回路也打到自動，通過調(diào)節(jié)PID參數(shù)，來更改回路的振蕩和滯后，使得最后的輸出過程穩(wěn)定、快速。

由于焦化工藝的復(fù)雜性，對爐溫的影響因素也比較多，進(jìn)料量、采出量，加熱爐煙筒頂翻板的角度，以及管式爐煤氣量的大小，多變量導(dǎo)致溫度的控制比較困難，波動也較大。而且管式爐溫度控制的滯后性很大，單需要更改溫度設(shè)定值時(shí)往往需要較長時(shí)間，溫度才會有所變化，這時(shí)溫度變化又比較快，很容易就會超出設(shè)定的溫度值，造成調(diào)節(jié)回路的反復(fù)震蕩，對生產(chǎn)產(chǎn)品造成影響。因此在實(shí)際PID參數(shù)調(diào)節(jié)中，經(jīng)過技術(shù)人員在生產(chǎn)的過程中經(jīng)過幾個(gè)月不斷地對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和溫度歷史趨勢進(jìn)行觀察與分析，不斷的對串級回路主、副環(huán)PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，使得串級控制的溫度控制精度達(dá)到了1℃左右。系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較及時(shí)，又能縮短回路調(diào)整時(shí)的震蕩周期。從而保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 改造前后的數(shù)據(jù)比較

改造后系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，本系統(tǒng)完全能達(dá)到現(xiàn)場的生產(chǎn)要求，且控制精度大大提高（由改造前的±4℃提高到±1.5℃），生產(chǎn)操作更加簡單而穩(wěn)定。

4 結(jié)論

1）本次焦油項(xiàng)目改造在很大程度上提高裝置的自動化水平，降低操作人員勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，提高安全生產(chǎn)保障能力減少產(chǎn)品質(zhì)量波動、實(shí)現(xiàn)卡邊控制；同時(shí)，先進(jìn)控制的應(yīng)用也統(tǒng)一了操作人員的操作方法，提高了裝置的自動化水平?，F(xiàn)在系統(tǒng)的參數(shù)及控制都可以早人機(jī)界面上集中顯示和操作，使操作人員在控制室就可以對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)節(jié)；

2）在降低原材料消耗和能耗，改善產(chǎn)品質(zhì)量方面也有顯著的提高?，F(xiàn)在控制系統(tǒng)的控制精度有了明顯的提高，使調(diào)節(jié)更加的精確及時(shí)，從而降低生產(chǎn)介質(zhì)的質(zhì)量波，使產(chǎn)品質(zhì)量有了保證；原料利用率的提高使系統(tǒng)的總能耗也隨即降低。而且焦油精制裝置實(shí)施先進(jìn)控制后，增強(qiáng)了系統(tǒng)裝置抗干擾能力。這些將帶來顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益；

3）系統(tǒng)增加了液位報(bào)警和對重要機(jī)泵的在線監(jiān)控，有利于避免重大安全、環(huán)保和設(shè)備的事故發(fā)生。

[1]張善文，雷英杰，等.MATLAB在時(shí)間序列分析中的應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007，4.

[2]張鵬，張建業(yè)，等.飛行數(shù)據(jù)趨勢監(jiān)測在飛機(jī)健康狀況評估中的應(yīng)用[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，5(3).