工业煤气化控制的设计与实现

工业煤气化控制的设计与实现

0造气控制器的应用在中国天然气生产设备的发展过程中，它可以概括为三个阶段。早期传统的控制手段是采用机械方式,众所周知,它存在控制不严密、体积大、操作不方便等缺点。第二代的控制机一般采用以单板机或单片机为控制机核心的微机控制器,它在控制性能方面有了比较大的提高。近年来,可编程控制器PLC的应用有了飞速发展,它以可靠性高、能经受恶劣环境的考验,以及使用方便等优点逐渐占领了造气程序控制领域。从目前情况看,第三代控制机采用的大多为PLC的早期产品,硬件性能只能满足造气控制的基本要求。随着PLC产品的性能/价格比的迅速提高,采用新一代多功能的产品改造造气控制手段,对于企业改进控制和管理水平,提高产品的市场竞争力,具有切实可行的意义。作者采用了日本富士公司的多功能NB系列PLC产品,设计开发了工业煤气发生炉控制系统,并已成功地应用于工业现场,实践表明,此类造气控制系统在功能上有了很大的提高,适宜推广。1原油生产和管理系统的要求1.1气周期分类虽然各企业的煤气发生炉工艺情况略有不同,但其控制都把时序或时间作为核心的控制要求。一般一个制气周期分为若干个时间控制段,而在某些控制段中还必须设置一些时间变量,如设备动作的延时等。为了保证合理优化的工艺操作,一般需要随时调整这些时间参数,目前生产中使用的绝大多数控制器对时间参数的调整都采用硬件开关设置的方法,操作不便,容易损坏,并且可调整的参数范围受到限制。1.2辅能功能的设置控制系统除了应满足基本的造气程序控制要求外,为了适应非正常条件下的生产,还应设置必要的辅能功能,如自动/手操切换、单阀手动控制、程控/温控转换、程控模拟测试等。1.3确保网络上的集中—多炉控制机的联网及上位机通信目前PLC造气控制机大多单机运行,为了避免“争风”、“抢气”现象,以实现造气系统的优化生产,要求多台控制机的信息能够共享,这对于进一步实现造气系统的集中—分散控制是必须的。1.4模拟信号能力为了实现造气过程优化控制,要求其PLC控制系统必须具有一定的模拟信号处理能力,如实现吹风量寻优、上下吹时间调节,以及入炉蒸气调节和氢/氮比调节等优化操作。2煤气发生炉控制信号根据造气工艺对控制系统功能的要求,结合PLC选型,煤气发生炉控制系统构成如图1所示。阀位检测系统将阀位信号送入PLC,PLC实现煤气发生炉的程序控制及逻辑安全联锁,其控制信号通过油压驱动系统控制工艺阀门开闭。手操及辅助装置实现煤气发生炉的手动/自动方式切换、单阀手动操作,以及系统模拟操作功能。选用PLC显示设定单元,可使得PLC控制系统的功能进一步得到提高,如富士公司NN8F-DS2显示、设定单元,它采用液晶显示、薄膜按键操作,根据PLC主机的型号可设置多达99个显示及调整画面,可动态显示和调整煤气发生炉的多个时间参数,并可通过对PLC的编程设置若干个报警画面。选用PLC通信单元能够实现多炉控制系统间的信息通信,并可通过配置上位机实现煤气发生炉系统的集中—分散控制方案。3加焦过程动态控制某大型化工厂中氮富氧造气控制系统选用富士NB2U24R-11PLC和NN8F-DS2显示设定单元,自行设计开发了辅助操作装置,控制系统具有控制、显示、手操及模拟测试等功能。富氧造气工艺分为加焦、左下灰和右下灰过程,控制要求实现复杂的阀位信号及时间信号的联锁,表1为加焦控制周期逻辑动作表。采用富士NB系列PLC的SC步控制指令,实现加焦过程步序控制,其梯型逻辑图如图2所示。其中,重要的时间参数如T001～T004,可通过NN8F-DS2显示设定单元进行显示和设定。编程时,按NN8F-DS2指定格式,对照8位ANK码表,用MOV指令通过对编程PLC的数据D区进行编写,最后将画面数据下载到NN8F-DS2的EEPROM。当PLC在线运行时,操作人员通过对NN8F-DS2按键的操作,则实现显示设定单元对PLC某内存数据单元进行参数的读写,完成相应时间参数的显示和设定。4多功能、系统化PLC以其强大的逻辑控制功能,已成为煤气发生炉控制系统的核心