硫磺回收装置控制方案的设计与组态
本文研究了在硫磺回收装置中如何以PCS7系统作为监控平台，采用串级、比值等复杂控制方案，实现对工艺生产过程的自动控制要求，并取得良好的效果。
2万t/年硫磺回收装置是广州石化的重点环保装置，其生产原理是将酸性气中大部分化合态硫元素转化成硫磺回收利用，并将尾气中极少量剩余的硫化氢焚烧，生产二氧化硫后排放。该装置采用SIEMENS的PCS7作为过程控制系统，对生产过程实施监控。
系统组成及特点
系统根据设计规范配置了3个控制器(AS)，2个操作站(OS)，1个工程师站(ES)。系统总线的通信介质采用5类屏蔽双绞线。系统通过数据采集接口站(OPC Server)与全厂管理信息网连接。操作站和工程师站的操作系统都采用微软公司的Windows XP，配置了PCS7系统软件包，用于实现过程监控和组态功能。
系统的I/O卡件根据该装置仪表信号类型和数量进行配置，而通信网络、控制站的控制器、数据转发卡及重要性高的I/O卡件都采用冗余配置，提高了系统的可靠性。
PCS7系统具有如下几个主要特点：
(1)高速、可靠、开放的通信网络。系统总线采用1:1冗余的工业以太网，总线型或星型拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准，通信速率为100Mb/s。
(2)规模可变、配置灵活的自动化站。自动化站通过CPU、IM153-2和I/O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等功能。系统配置规模可以根据现场要求的不同配置。
(3)简单易用的组态手段和工具。PCS7系统的组态软件包包括：基本组态软件Step 7和流程图制作软件WinCC。
(4)实用的实时监控界面和丰富的事件记录功能。实时监控软件WinCC具备分组显示、趋势图、动态流程、报警管理、报表及记录、存档等监控功能，完全满足操作人员进行生产过程监控的功能。
主燃烧炉控制方案设计
在硫磺回收部分中，发生CLAUSE反应的条件是将高温过程气中SO2和H2S的比例控制为2:1，而主燃烧炉则是创造这一条件的主要设备。为了达到反应条件，设计了如图2所示的主燃烧炉控制方案。
(1)当自保联锁系统(ESD)送来一个触点信号时，把相应的PID置于手动位置，并且该PID回路输出一个预先指定的值(可调)，确保装置的安全。
(2)为使主燃烧炉达到所需温度，燃料气流量和空气(主)流量组成双闭环变比值控制系统，根据燃料气流量调节所需空气量，由于有两个流量闭合回路(燃料气和主空气)，可以克服各自的外界干扰，使主、副流量都比较平稳，流量间的比值通过比值计算器实现，因此系统的总负荷也将是平稳的，这种控制方案的优点是在主流量(燃料气)受干扰作用开始到重新稳定在设定值这段时间内发挥作用，比较安全，而当系统中出现除流量干扰外的其他干扰引起主参数变化时，可以通过修改比值来保持主参数稳定。
(3)在装置正常生产的情况下，炉内只烧酸性气，酸性气流量和空气(主)流量组成单闭环变比值控制系统，根据酸性气流量调节所需空气量，其优点是两种物料流量的比值精确，实施方便，而当系统中出现除流量干扰外的其他干扰引起主参数变化时，可以通过修改比值来保持主参数稳定。
(4)为了保证高温过程气中SO2和H2S的比例控制达到2:1，过程气比值分析和空气(微)流量组成串级控制系统，前者作为主回路，后者作为副回路。根据比值分析的结果微调所需的空气量。
图2 主燃烧炉控制方案原理图
主燃烧炉控制方案组态
所有的控制方案都是由CFC(Continual Function Chart)完成的。CFC是一种简洁的图形组态工具。用CFC有助于节省时间和费用，同时简化了系统的组态和维护。用CFC进行组态时是以功能块为基础的，系统配置了很多预编程的功能块。这些功能块以库的形式体现。每个功能块都有一个参数表，可根据实际工艺要求选择不同的参数。功能块在CFC中的连接直接用鼠标器点接。每个CFC由6页组成。功能块之间的连接可以在不同的CFC之间的不同的页面上进行，连接标记由系统自动标出。因此，采用CFC可以完成很复杂的大型控制任务。
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