伍 凌 蔣 躍 郭君峰

(1.浙江水利水電學(xué)院，杭州 310018；2.浙江中控技術(shù)股份有限公司，杭州 310053)

Rockwell公司研發(fā)的ICS Trusted控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，涉及石油、化工、冶金及鐵路等領(lǐng)域。ICS Trusted的T6300壓縮機(jī)控制系統(tǒng)(Compressor Control System，CCS)是應(yīng)用在機(jī)組綜合控制方面的典范，與其他控制系統(tǒng)相比，其突出優(yōu)勢在于：綜合實(shí)現(xiàn)ESD/SIS功能，具有信號指示、振動/位移棒/柱顯示、歷史和實(shí)時記錄、事件報警、機(jī)組控制(防喘振控制、調(diào)速及PID控制等功能)及故障診斷等功能；1ms事件順序記錄(SOE)功能；與DCS相比，具有響應(yīng)速度快、運(yùn)行穩(wěn)定且為三重化控制系統(tǒng)(TMR)等特點(diǎn)；與ESD聯(lián)鎖控制系統(tǒng)相比，具有三重化、冗余容錯控制系統(tǒng)且掃描時間為毫秒級(根據(jù)系統(tǒng)配置大小來決定)的特點(diǎn)；具有冗余三重化處理器CPU，在線切換不降級，保證系統(tǒng)(包括I/O模塊)都具備在線冗余切換功能；具有真正安全的控制系統(tǒng)，可以達(dá)到3-3-2-0降級模式，確保裝置和機(jī)組安全；脈沖PI模塊，滿足API670機(jī)械保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(獨(dú)立的三取二超速保護(hù)器功能)；在線下裝程序不受影響；具有I/O通道模塊硬點(diǎn)，可以100%強(qiáng)制所有I/O通道點(diǎn)(包括備用點(diǎn))為FAT測試提供方便；具有I/O通道模塊LED燈，顏色可進(jìn)行自定義和組態(tài)；具有專用的機(jī)組控制功能塊。

下面針對ICS Trusted的T6300壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，在濱化催化裂化裝置中的應(yīng)用實(shí)例介紹機(jī)組的組成、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、通信和主要控制方案的設(shè)計與實(shí)施。

1 機(jī)組組成①

催化裂化裝置的核心是大型機(jī)組，大型機(jī)組主要包括軸流式主風(fēng)機(jī)組(供催化裂化裝置再生器催化劑燃燒用空氣)、富氣壓縮機(jī)組(分餾塔塔頂富氣壓縮，供吸收/穩(wěn)定區(qū))和增壓機(jī)組(再生器催化劑提升風(fēng))。

1.1 軸流式主風(fēng)機(jī)組

煙機(jī)、軸流式主風(fēng)機(jī)(主風(fēng)機(jī))和電機(jī)/發(fā)電機(jī)組成了主風(fēng)機(jī)三機(jī)組，其控制流程如圖1所示。電機(jī)與主風(fēng)機(jī)之間有變速箱(其齒數(shù)比為4.212)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 485r/min(低速齒)，煙機(jī)和主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為6 254.82r/min(高速齒)，轉(zhuǎn)速探頭安裝在煙機(jī)上，在二機(jī)組運(yùn)行情況下(不包括煙機(jī))，無法看到機(jī)組轉(zhuǎn)速，在變速箱低速端安裝了鑒相探頭，通過Bently系統(tǒng)可以間接地看到電機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1 485r/min。如果需要獲悉主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，將變速箱的齒數(shù)乘以電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可，此處主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1 485r/min×4.212=6 254.82r/min。

圖1 主風(fēng)機(jī)三機(jī)組儀表控制流程

1.2 富氣壓機(jī)組

汽輪機(jī)和富氣壓縮機(jī)(氣壓機(jī))組成了氣壓機(jī)二機(jī)組，氣壓機(jī)二機(jī)組的控制流程如圖2所示。

圖2 氣壓機(jī)二機(jī)組控制流程

1.3 增壓機(jī)組

電機(jī)和離心風(fēng)機(jī)(增壓機(jī))組成了增壓機(jī)二機(jī)組，增壓機(jī)組共有兩臺，分別定義為K102A增壓機(jī)A和K102B增壓機(jī)B，其控制流程如圖3所示。

圖3 增壓機(jī)二機(jī)組控制流程

2 系統(tǒng)硬件和通信

2.1 I/O模塊點(diǎn)表和配置匯總

T6300壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，I/O模塊點(diǎn)表和配置匯總見表1，其中要求總點(diǎn)數(shù)、模擬數(shù)量、支持總點(diǎn)數(shù)、實(shí)際總點(diǎn)數(shù)需要根據(jù)用戶提供的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行填寫。

表1 I/O模塊點(diǎn)表和配置匯總

然后根據(jù)I/O點(diǎn)表配置系統(tǒng)硬件(ICS T6300系統(tǒng)硬件和Bently3500系統(tǒng))。

ICS T6300系統(tǒng)硬件包括：冗余電源1對、主機(jī)架1個、擴(kuò)展機(jī)架3個、交換機(jī)1對，模塊+安全柵+繼電器數(shù)量見表1。系統(tǒng)機(jī)架和硬件配置如圖4所示。

圖4 T6300系統(tǒng)機(jī)架和硬件配置

Bently3500系統(tǒng)硬件包括：主風(fēng)機(jī)機(jī)架1個、氣壓機(jī)機(jī)架1個，并且分別增加了ICS系統(tǒng)專用風(fēng)扇組T827，以保證Bently3500系統(tǒng)溫度在正常范圍內(nèi)。系統(tǒng)機(jī)架和硬件配置如圖5所示。

圖5 Bently3500系統(tǒng)機(jī)架和硬件配置

2.2 通信協(xié)議

系統(tǒng)通信模塊IP設(shè)置為：主模塊CI1 IP地址192.168.10.1，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0；冗余模塊CI2 IP地址192.168.20.1，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。

系統(tǒng)通信是檢驗(yàn)一個系統(tǒng)能否正常工作的必要條件。為保證通信暢通，可以從3個方面入手進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.2.1系統(tǒng)通信接口接線

通信模塊端口1為連接3500系統(tǒng)的通信接口電纜接線，端口2和端口3為連接DCS系統(tǒng)的通信接口電纜接線，系統(tǒng)通信電纜接線如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)通信電纜接線

2.2.2采用主/從接口模塊T8122實(shí)現(xiàn)與Bently系統(tǒng)通信

在處理器背后安裝一個主通信協(xié)議接口模塊T8122實(shí)現(xiàn)與Bently系統(tǒng)通信。

Bently接口模塊的IP地址設(shè)置：Bently機(jī)架1網(wǎng)卡的IP地址為92.168.10.5，子網(wǎng)掩碼為55.255.255.0；Bently機(jī)架2網(wǎng)卡的IP地址為192.168.10.6，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

配置Slave 1對應(yīng)Bently機(jī)架1的通信轉(zhuǎn)換地址如圖7所示。Slave 2對應(yīng)Bently機(jī)架2的通信轉(zhuǎn)換地址也用相同的方法配置。

2.2.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)配置的兩塊通信模塊T8151B實(shí)現(xiàn)了通信冗余，支持開放網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)讀取SOE功能、MBTCTIP驅(qū)動服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)TCP/IP和IEEE802.3協(xié)議，通信速率可達(dá)10Mbit/s，具有通信性能強(qiáng)及速度快等優(yōu)點(diǎn)。支持以太網(wǎng)通信功能與上位機(jī)HMI冗余切換通信功能。

使用T8151B通信模塊提供的RS485通信口，以Modbus協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)與DCS和Bently通信。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖7 Slave 1對應(yīng)Bently機(jī)架1的通信轉(zhuǎn)換地址配置界面

圖8 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信冗余配置

網(wǎng)絡(luò)通信卡T8151B采取雙模塊冗余配置，并結(jié)合兩個交換機(jī)(HUB)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余，每一個HUB的RJ-45可以接一臺或多臺計算機(jī)(每臺計算機(jī)為雙網(wǎng)卡，上位顯示控制操作系統(tǒng)建議采用InTouch10.1)。

上位機(jī)網(wǎng)卡IP地址配置如下：

a. 操作站101網(wǎng)卡1的IP地址為192.168.10.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；網(wǎng)卡2的IP地址為192.168.20.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

5.正確把握經(jīng)濟(jì)特征與其他特征的辯證關(guān)系。司法實(shí)踐中，許多黑社會性質(zhì)組織的經(jīng)濟(jì)特征并不十分典型。比如說，西北地區(qū)的黑社會性質(zhì)組織的資金來源多為犯罪所得以及被害人被迫提供，通過合法經(jīng)營獲取利潤作為原始資金積累的僅占黑社會性質(zhì)組織的15%，這是由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展原因?qū)е碌慕?jīng)濟(jì)特征不明顯。但是，可以肯定的是，任何一個黑社會性質(zhì)組織想要壯大組織、發(fā)展黑惡勢力，都必須獲得一定的經(jīng)濟(jì)支持，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為活躍的地區(qū)則更為明顯。因此，在認(rèn)定方法上應(yīng)以“非法控制特征”為核心，用辯證的、系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析“四個特征”的內(nèi)在聯(lián)系。

b. 操作站102網(wǎng)卡1的IP地址為192.168.10.102，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；網(wǎng)卡2的IP地址為192.168.20.102，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

c. 操作站103網(wǎng)卡1的IP地址為192.168.10.103，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；網(wǎng)卡2的IP地址為192.168.20.103，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

2.4 網(wǎng)絡(luò)通信檢查

T6300控制系統(tǒng)通信模塊默認(rèn)的IP地址為192.168.10.1(雙模塊默認(rèn)的第二IP地址是192.168.20.1)。

對于操作站或工程師站，也必須各指定一個IP地址。比如工程師站100，其網(wǎng)卡1的IP地址為192.168.10.100，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；網(wǎng)卡2的IP地址為192.168.20.100，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

這樣就可以通過ping命令，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信檢查。如果ping 192.168.10.1(192.168.20.1)通過，說明網(wǎng)絡(luò)通信正常，否則需檢查不通過的原因。也可以采取連續(xù)ping命令，如：ping 192.168.10.1-t，檢查通信是否正常。

3 T6300壓縮機(jī)控制系統(tǒng)控制方案實(shí)例

3.1 軸流風(fēng)機(jī)三機(jī)組控制方案

3.1.1啟動

需要注意的是：三機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)時，電機(jī)要求必須延時15min(倒計時顯示)后，聯(lián)鎖才能復(fù)位，防止電機(jī)線圈過熱導(dǎo)致燒毀。

3.1.2再生器壓力與煙機(jī)轉(zhuǎn)速輸出低選

3.1.2.1煙機(jī)轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)速保護(hù)

在圖9中，煙機(jī)轉(zhuǎn)速保護(hù)控制調(diào)節(jié)器有兩個作用，即煙機(jī)升速控制和超速保護(hù)控制，如圖10所示。煙機(jī)轉(zhuǎn)速保護(hù)控制調(diào)節(jié)器，測量值為煙機(jī)的3個速度信號，量程范圍0～7 000r/min。3個煙機(jī)轉(zhuǎn)速均正常時，煙機(jī)轉(zhuǎn)速取中間值；有一個煙機(jī)轉(zhuǎn)速信號故障時，取最大值。最終輸出的煙機(jī)轉(zhuǎn)速顯示為51_SI_1481ABC。每個煙機(jī)轉(zhuǎn)速高于6 445r/min時報警，煙機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到6 570r/min時，三取二高高聯(lián)鎖報警。當(dāng)主風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行動作，置0時(正常置1)煙機(jī)入口蝶閥輸出范圍從0%～100%限制為0%～40%，防止甩負(fù)荷現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖9 軸流風(fēng)機(jī)三機(jī)組啟動順序邏輯界面

3.1.2.2煙機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出與再生器壓力調(diào)節(jié)輸出低選

當(dāng)煙機(jī)入口蝶閥自動操作信號置0時(自動操作沒有啟動)，強(qiáng)制煙機(jī)入口蝶閥輸出為0；如果煙機(jī)入口蝶閥自動操作信號置1，煙機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出與再生器壓力調(diào)節(jié)輸出進(jìn)行低值選擇，最終PID輸出(安全運(yùn)行時限制輸出0%～40%)為低選值。煙機(jī)入口蝶閥為風(fēng)開閥，如圖10所示。

圖10 再生器壓力與煙機(jī)轉(zhuǎn)速輸出低選邏輯

輪盤溫度調(diào)節(jié)和煙機(jī)密封差壓調(diào)節(jié)控制此處略去，不作介紹。

3.1.3靜葉控制器調(diào)節(jié)

主風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)器輸入為主風(fēng)機(jī)出口流量，為保證主風(fēng)機(jī)出口流量的可靠性，主風(fēng)機(jī)出口設(shè)有3個流量變送器，范圍0～170 000Nm3/h。每個流量低于79 200Nm3/h時進(jìn)行三取二聯(lián)鎖邏輯。

靜葉控制調(diào)節(jié)器的測量值是通過主風(fēng)機(jī)流量的溫壓補(bǔ)償選擇開關(guān)(置0主風(fēng)機(jī)流量進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，置1主風(fēng)機(jī)流量無溫壓補(bǔ)償)實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)過選擇后主風(fēng)機(jī)的出口總流量如圖11所示，3個流量均正常時，流量取中間值；有一個流量信號故障時，取最大值。最終輸出流量顯示為a51_FI_1401BCDm，沒有經(jīng)過溫壓補(bǔ)償處理。經(jīng)過主風(fēng)機(jī)出口溫度和主風(fēng)機(jī)出口壓力溫壓補(bǔ)償模塊處理后，輸出溫壓補(bǔ)償后的總流量。

圖11 主風(fēng)機(jī)靜葉控制回路畫面

當(dāng)主風(fēng)機(jī)組進(jìn)入安全運(yùn)行時，強(qiáng)制靜葉控制器為手動，保持靜葉位置不變，避免靜葉緊急關(guān)閉，導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生喘振。

當(dāng)三機(jī)組從正常進(jìn)入聯(lián)鎖邏輯，并且轉(zhuǎn)速為0時，延時5min后輸出將自動操作指令置0并經(jīng)過反向處理后，進(jìn)行與操作輸出置1，使得靜葉調(diào)節(jié)器輸出為0。主風(fēng)機(jī)啟動時，靜葉角度需要滿足不小于22°，原因是機(jī)械已經(jīng)限位最小22°。

由于調(diào)節(jié)器在沒有滿足條件的情況下，調(diào)節(jié)器輸出被限制，所以真正的靜葉調(diào)節(jié)器輸出為調(diào)節(jié)器下面的總輸出顯示值。