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1 引言
在石化煉油企業，催化裂化裝置具有易燃、易爆、高溫、工藝連續性強、復雜性高、安全要求高等特點，是煉油企業最重要的裝置之一。為了最大限度的降低裝置惡性事故的發生，避免重大人身傷害和設備損壞，在該裝置自動控制設有自保聯鎖系統，一旦工藝操作出現大的波動，必須將裝置的生產緊急停車以保障安全，因此，自保聯鎖的實現必須要安全可靠、動作及時。
河南油田南陽石蠟精細化工廠催化裂化裝置控制系統采用的是北京和利時系統工程股份有限公司MACS系統，本文主要介紹如何在系統中實現該裝置的自保聯鎖控制。
2 自保聯鎖工藝要求
催化裂化裝置自保聯鎖共有七個保護項目，相應控制閥門動作分為三個系統，即進料系統、主風系統、兩器系統。七個保護項目也可分為三部分，第一部分：進料流量低低限和反應溫度低低限；第二部分：待生滑閥差壓低低限和再生滑閥差壓低低限；第三部分：1#再生器主風流量低低限和2#再生器燒焦罐主風流量低低限。保護項目與控制閥門動作之間的對應關系如表1所示。
從表中可以看出，催化裂化自保系統的7個保護項目，也就是聯鎖條件，參與聯鎖動作的閥門分別是：
(1) SV105、SV106、SV107、SV108、SV110、SV112、SV113為24VDC雙位雙控氣缸閥；
(2) SV109、SV111為24VDC雙位雙控阻尼切斷閥；
(3) HV101、FV204、FV132/1、FV132/2為氣動薄膜調節閥，調節信號為4~20mA。
(4) TV101、TV111、LV101、LV102為電液滑閥，調節信號為4~20mA，自鎖信號為24VDC。
在正常生產時，閥門均處于開、關或自動調節狀態；當聯鎖條件滿足時，這17臺閥門根據生產安全方案，要求能夠快速動作，以達到裝置自保要求。
3 自保系統邏輯關系
圖1 自保系統邏輯關系
根據生產實際情況，主風流量低低限為最高級別聯鎖條件，滑閥差壓低低限次之，反應進料及反應溫度低低限為最低級別聯鎖條件；反之，復位時，只有主風系統復位后，才能依次滑閥系統復位，滑閥系統復位后才能反應進料系統復位。系統開工時在手動投入狀態，生產正常后切入自動投入，整個自保聯鎖系統投入自動運行。一旦7個保護項目中任意一個達到裝置聯鎖條件且自保動作，要求系統具有自鎖功能，只有將生產問題處理后，才能進行復位操作。上圖左邊11個方框圖為計算機操作畫面上的11個自保聯鎖系統操作按鈕。
對于聯鎖總切除、聯鎖總投入、系統總復位，設定工程師級別，操作人員無操作權限。
表1 保護項目與控制閥門動作之間的對應關系
4 自保聯鎖在MACS-SmartPro系統內的實現
由于本文主要介紹聯鎖系統的實現過程，故不再講述MACS系統，需要指出一點，在我們組態時，MACS處理周期為500ms，即裝置的所有數據從采集到處理、輸出的時間是500ms，能完全滿足自保聯鎖系統的快速反應要求。
在圖2中：
ZKG：操作畫面中聯鎖總切除（動態表述ZKG=0）和聯鎖總投入按鈕（動態表述ZKG=1），數據類型：BOOL，初始值：TRUE；
ZFW：操作畫面中聯鎖總復位按鈕（動態表述：按鈕按下時ZFW為2秒鐘的脈沖信號），數據類型：BOOL，初始值：FALSE；
SDTR：操作畫面中自動投入按鈕（動態表述SDTR=0）和手動投入按鈕（動態表述SDTR=1），數據類型：BOOL，初始值：TRUE；
LSW1、LSW2、LSW3：操作畫面中為手動聯鎖按鈕，SDTR為1時可操作。分別為進料及反應溫度聯鎖、滑閥系統聯鎖、主風系統聯鎖（動態表述：按鈕按下時均為2秒鐘的脈沖信號），數據類型：BOOL；
QC1、QC2、QC3：操作畫面中為手動復位按鈕，SDTR為1時可操作。分別為進料及反應溫度復位、滑閥系統復位、主風系統復位（動態表述：按鈕按下時均為2秒鐘的脈沖信號），數據類型：BOOL；
LT：低選功能塊；
RS：RS觸發器。功能：系統聯鎖后自鎖，保證聯鎖條件解除后需人工確認并進行復位操作；
HSDIGSW：數字切換輸出功能塊。功能：在SDTR為0（自動投入）時，DV=1（TRUE）。在SDTR為1（手動投入）時，DV的信號為操作畫面LSW1、LSW2、LSW3動作時的操作信號，即手動聯鎖投入的信號；
TON：時間延遲導通功能塊，延遲時間1秒。功能：由于HSDIGSW功能塊的動作時間比OR功能塊的動作時間要慢，為了防止SDTR由0（自動投入）切換到1（手動投入）時出現聯鎖誤動作；
LSQC1、LSQC2、LSQC3：內部取值。聯鎖復位時必須在手動投入狀態的條件；
T1：內部取值；
LS1：內部取值。進料及反應溫度聯鎖點。LS1為1時聯鎖，復位后為0；
圖2 聯鎖系統組態原理圖
LS2：內部取值。滑閥系統聯鎖點。LS2為1時聯鎖，復位后為0；
LS3：內部取值。主風系統聯鎖點。LS3為1時聯鎖，復位后為0。
5 閥門動作的實現
由于閥門的型式不一，氣缸閥、阻尼閥的聯鎖信號是24VDC，復位信號也是24VDC；滑閥的聯鎖信號是24VDC，復位信號是0；氣動薄膜調節閥的聯鎖信號是4mA或20mA電流信號（根據風開和風關型式），因此，筆者采取如下方法：
(1) 雙位雙控氣缸閥和阻尼切斷閥
圖3 雙位雙控氣缸閥和阻尼切斷閥
TP：時間延遲斷電斷開功能塊。延遲時間10秒，考慮到閥門打開或關閉后，現場不再帶有24V電源。一般閥門動作時間約3~5秒，因此，將延遲時間設為10秒鐘。斷電后，閥門將保持在斷電前的狀態。
在全局變量中：PT:=T#10S；
SV105_C、SV105_O……SV111_O：代表開關量模件FM171的24VDC輸出通道（C：關閥；O：開閥）；
當LS1（LS3）為1時，圖3中左邊一列TP功能塊的Q輸出為1，相應模件通道有24VDC輸出，實現聯鎖動作（如SV105關閥）。當LS1（LS3）為0時，上圖中右邊一列TP功能塊的Q輸出為1，相應模件通道也有24VDC輸出，即實現聯鎖復位動作（如SV105打開）。
(2) 滑閥
圖4 滑閥
LV102_C、TV101_C、TV111_C、LV101_C：代表開關量模件FM171的24VDC輸出通道（C：關閥）；
當LS2為1時，模件通道輸出24VDC，將4臺滑閥關閉，起到自保作用；當LS2為0時，模件通道無輸出，滑閥由控制系統輸出4~20mA電流信號，進行自動控制（注：電液滑閥自保時，調節信號不起作用）。
(3) 氣動薄膜調節閥
氣動薄膜調節閥又分為風開閥和風關閥，聯鎖時FV132/1（風關閥）、FV132/2（風關閥）要求打開，而HV101（風開閥）、FV204（風關閥）要求關閉。具體實施如圖5所示。
圖5 風關閥和風關閥
SEL：選擇功能塊；
FV204、FV132/1.2、HV101：代表輸出模件FM152的電流輸出通道；
當LS1為0時，調節信號輸出，實現生產的正常調節。當LS1為1時，選擇開關輸出0或100（對應于4mA和20mA信號，視調節閥的風開、風關方式和自保要求而定），此時現場調節閥進入閥門聯鎖位置，實現自保功能。
雖然催化裂化裝置的自保方案和操作要求比較復雜，但由于MACS系統具有較強的邏輯順控組態功能，以及良好的人機界面，再就是該系統具有離線仿真運行功能，在整個自保聯鎖組態過程中，一邊根據工藝操作需要進行組態，一邊仿真運行進行調試，因此，在生產裝置開工前一次聯校成功，并成功的投入生產運行。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號