基于PLC和Realinfo的催化裂化裝置控制系統設計

魏巍

摘要：運用PLC和Realinfo技術根據催化裂化裝置的結構設計自動化控制系統。首先對催化裂化裝置的工業(yè)流程和工作原理研究；其次選定三菱PLC FX3U作為下位機，建立I/O地址、流程圖、設計PLC軟件程序，對催化裂化裝置進行測控；最后在Realinfo中建立變量、實時數據顯示、歷史曲線、實時曲線、報警記錄的界面。通過PLC程序與Realinfo進行連接，成功完成組態(tài)仿真，達到對催化裂化裝置的控制，有效地測量各系統及各組分的溫度、壓力、流量，達到人機界面實時監(jiān)控。

關鍵詞 PLC；Realinfo；催化裂化裝置；監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0256-02

Abstract： Automatic control system is designed according to the structure of FCCunit by use of PLCandRealinfotechnology. Firstly， the research is conducted on FCC unit， the industrial process and working principle are introduced； Secondly MITSUBISHI PLC FX3U is selectedas the lower computer， the I/O address and flow char and PLC software design are established，the measurement and control of the FCC unit are implemented； Finally， the variable， real-time data display， history curve， real-time curve， alarm record are established in Realinfo. Through PLC program and Realinfosoftwareto connect， the successful completionof the simulation configuration， control of catalytic cracking unit arecompleted， the system and itscomponents are measured； Temperature， pressure， flow are real-time monitored to human-machine interface.

Key words： PLC； Realinfo； FCC； Monitoring and Control

石油是當前不可替代的各類燃料的基本原料且世界石油資源有限，面對石油需求的增長，將重油進行深度轉化以此來增加輕質油品仍是石油煉化企業(yè)的重大發(fā)展戰(zhàn)略。因而催化裂化這一技術的實施對促進我國的煉油工業(yè)和國民經濟發(fā)展起著不可估量的作用。但進入21世紀以來，生態(tài)環(huán)境的保護、可持續(xù)發(fā)展的維護、清潔能源的使用，特別是對可再生能源的綜合利用將得到更大的重視和發(fā)展。因而，如何將重質油高效率、低成本地轉化成輕質油品，或者轉化成清潔能源成為催化裂化裝置的重要議題[1]。隨著信息技術的發(fā)展，將PLC與組態(tài)技術融合應用[2]到催化裂化裝置中具有深遠的應用價值。

1 催化裂化裝置工藝流程

催化裂化裝置一般由反應-再生系統，分餾系統，吸收-穩(wěn)定系統三部分組成[3]。由于反應溫度、壓力較高，處理量較大，特別設有再生煙氣能量回收系統。具體工藝流程是由罐區(qū)或其他裝置（潤滑油、常減壓等裝置）送來的原料油進入原料油罐，經原料泵抽出后換熱至200-300°C左右，與分餾塔來的回煉油和油漿一起進入提升管的下部，與由再生器再生斜管來的650-700°C再生催化劑接觸反應，然后經提升管上部進入分餾塔（下部）；反應完的待生催化劑進入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過待生斜管進入再生器下部燒焦罐。由主風機來的空氣送入燒焦罐燒焦，并同待生劑一起進入再生器繼續(xù)燒焦，燒焦再生后的再生催化劑由再生斜管進人提升管下部循環(huán)使用。煙氣經一、二、三級旋分器分離出催化劑后，其溫度在650-700°C，壓力0.2-0.3MPa（表），進入煙氣輪機做功帶動主風機，其后溫度為500-550°C，壓力為0.01MPa（表）左右，再進入廢熱鍋爐發(fā)生蒸汽，廢棄的煙氣（溫度大約為200℃左右）通過煙囪排到大氣。油氣進入分餾塔后，首先脫過熱，塔底油漿（油漿中含有2%左右催化劑）分兩路，一路至反應器提升管，另一路經換熱器冷卻后出裝置。脫過熱后油氣上升，富氣、粗汽油、輕柴油、回煉油等在分餾塔內自上而下分離出來。回煉油返回提升管進行再反應，輕柴油經過換熱器冷卻后離開裝置，富氣經氣壓機壓縮后與粗汽油共同進入到吸收塔，吸收塔頂的貧氣進入再吸收塔后由輕柴油吸收其中的C4-C5，再吸收塔頂干氣進入干氣脫硫塔脫硫后作為產品出裝置，吸收塔底吸收油進入脫吸塔用來脫除其中的C2。塔底脫乙烷汽油進入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔底油經堿洗后進入脫硫醇單元后出裝置，穩(wěn)定塔頂液化氣進入脫硫塔脫除HS，再進入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置[4]。

2 下位程序設計

下位PLC起到采集信號和控制量輸出的作用，PLC中的模擬量/數字量輸入模塊將現場工藝過程的模擬量和數字量經過采集進入到PID模塊，經過控制策略的應用在模擬量輸出模塊或數字量模塊輸出，作用到具體的工藝過程中。由于具體工藝工程較復雜，選取關鍵的I/O分配點，如表1所示。具體操作流程為：啟動按鈕按下后，下位機采集輸入值經過AD轉換，將壓力、溫度、流量采集進來，設定壓力參數、溫度參數、流量參數，經PID控制，PID運行控制輸出D10、D11、D12，然后經DA轉換輸出，控制負載，將輸入輸出及其狀態(tài)變量通過上位機組態(tài)顯示。

3 上位程序設計

在上位機程序中，將催化裂化裝置中所測量的溫度、壓力、流量通過Realinfo組態(tài)軟件進行界面模擬仿真，分析系統的實時數據顯示、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄的關鍵技術。建立界面模擬仿真的基本步驟：設備組態(tài)（選取對應品牌設備的驅動程序）---> I/O設備定義（建立與設備組態(tài)對應的數據點） --->選取對應的設備（將設備管理的變量與數據點對應）。數據顯示和報警顯示的基本方式與建立界面的過程類似，只是將對應的設備調整為對應數據的曲線或者報警信息。圖1為催化裂化裝置總貌圖，圖2，3，4分別對應部分數據點的實時曲線，歷史曲線和報警信息記錄圖。

4 結論

針對催化裂化裝置的控制系統為目的。首先分析了催化裂化裝置的工藝流程；其次結合工藝流程的特點，以三菱的PLC作為下位機，Realinfo組態(tài)軟件設計上位監(jiān)控程序，詳細分析了系統主界面，實時曲線，歷史曲線，報警信息等的組態(tài)過程；最后通過系統聯調和仿真驗證，確定該控制系統具有良好的控制效果。

參考文獻：

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[3] 趙威，山紅紅，張建芳，等.兩段提升管重油催化裂化（I型）新工藝的初步研究[J].化工學報，2004，6（5）：919-923.

[4] 宋陽，王義，李曉光.利用催化裂化裝置增產汽油的工業(yè)應用[J].當代化工，2016，45（9）：2189-2191.