胡新建 刘 浩 梅 永

ECS700系统在硫磺回收装置中的应用

胡新建 刘 浩 梅 永

本文介绍了硫磺回收的工艺，中控ECS700系统的结构，硬件和软件构成。如何实现工艺要求，并结合以往的经验，把主炉尾炉点火程序用VB语言进行编写，把它与紧急停车联锁区分开，并在实际中取得了成功。

装置概述

硫磺回收是回收上游炼油装置产生的尾气，减少对环境的污染，对于炼油企业来说，减少硫的损失是体现企业提高油品质量后生产管理水平的一个重要标志，同时也是减少排放，保护环境的客观要求。硫磺回收装置的平稳运行，不但有社会效益，还有较好的经济效益。在笔者所在的金陵石化，原油处理量达到1800万t/a，而硫磺回收装置就有四套，分别为4万t/a硫磺回收、5万t/a硫磺回收、两套10万t/a硫磺回收，一旦硫磺回收装置出现问题，SO2从火炬排空，就会对环保形成巨大的压力，上游的催化和加氢装置就会被迫停工。国内的硫磺回收装置一般是采用克劳斯法制硫基本原理，使酸性气中的H2S转变为单质硫。不能完全反应的H2S最终通过焚烧炉进行燃烧成SO2排空，排空的SO2只占百分之零点零三左右。

中控ECS700系统介绍

ECS700系统是浙大中控公司最近推出的新一代控制系统，是大型控制系统，可以增加远程控制机柜，总系统的点数可以超过上万点。ECS700系统融合了最新的现场总线技术和网络技术，支持各种等国际标准现场总线的接入和多种异构系统的综合集成。

ECS700系统由控制站及相关设备、工程师站、操作站、组态服务器及网络系统（过程信息网、过程控制网、I/O总线）等构成。（见图1）

过程信息网：连接控制系统中所有工程师站、操作站、服务器等操作节点，在操作节点间连接历史数据、报警信息、操作记录等。对于挂在过程信息网上的各应用站点可以通过各操作域的数据站间访问实时和历史信息、下达操作指令。

过程控制网： 连接控制系统中所有工程师站、操作站、服务器等操作节点，在操作节点和控制站间传输实时数据和各种操作指令。

I/O总线：包括本地I/O总线和扩展I/O总线。包括本地I/O总线主要用于主控制器和I/O模块的连接；扩展I/O总线主要用于主控制器和各类通讯模块的连接，并通过其远程I/O模块或设备。本地I/O总线和扩展I/O总线均支持冗余设置。

数据站：数据站提供报警历史记录、操作历史记录、操作域变量实时数据服务、SOE服务、并向应用站提供实时和历史数据。数据站可以冗余配置，当工作服务器发生故障或检修时，会自动切换，保证客户端正常工作。

主要的硬件部分：控制器、I/O模块

控制器

ECS700系统采用的控制器是基于32位高性能嵌入式工业级CPU设计的FCU711，其运算周期为：100ms典型周期、支持20ms～5s。控制器是控制系统的大脑，处理系统内软硬件的关系和控制任务，随时切换。控制器的任务是进行数采、信息处理、控制运算。通过控制网络与上位机相连，接收上层管理信息，并向上传递工艺的特性数据和采集到的即时数据；向下通过I/O总线和I/O模块进行通讯，实现与I/O模块的信息交换。控制器冗余配置，一主一备，两个控制器信息即时同步，随时准备切换，控制器带有蓄电电池，当外部供电掉电时，能保持控制器信息不丢失。（见图1）

I/O模块

I/O模块分为本地I/O模块和远程I/O模块

本地I/O模块挂在本地I/O总线上L-BUS上，每对主控制器最多可以挂接64个本地I/O模块，I/O卡件分为模拟输入卡、模拟输出卡、数字输入卡、数字输出卡、通讯卡，卡件上根据卡键的特性进行相应的跳线。

远程I/O模块通过I/O连接模块COM711将ECS700系统远程I/O单元挂接在扩展I/O总线EBUS上，每对I/O模块最多可以挂接64块I/O模块。

软件部分

控制策略的组态软件

控制策略的组态软件分为组态管理、硬件组态、位号组态、控制方案组态、功能块库。

监控组态软件：

监控组态软件是完成人机对话、操作人员实现控制意图的组态，包括：

操作域组态包括操作员权限设置、报警颜色、服务设置、域变量组态、历史趋势位号组态、自定义报警分组设置。

操作小组组态：总貌画面、一览画面、分组画面、趋势画面、流程图、报表、调度、自定义键、可报警分区、光字牌设置、位号关联流程图组态等。

系统时钟同步

ECS700系统提供多种时钟同步解决方案：

方案1：使用带脉冲功能的GPS时钟服务器，结合脉冲同步和SNTP同步，可以实现站内1ms、控制站间2ms的同步精度。

方案2：使用时钟服务器软件，通过SNTP协议，可以实现站内30ms、控制站间50ms的同步精度。

在ECS700系统上的实现控制方案

系统点数统计

根据装置设计要求，4万t硫磺回收装置系统点的数量，为模拟输入 380点、模拟输出 85点、数字输入280点、数字输出185点、热电偶低电平信号 120点、热电阻信号 30点。 此外，机泵运行状态、风机振动值和位移值，分别都需要和通讯卡COM741进行通讯，在DCS系统进行显示，共计60个通讯点。

图1　ECS700系统构成

硬件配置

根据系统点数及装置的监控要求，配置了一对控制器，一个控制柜，四个安全栅柜，两个I/O机柜（AI713卡42块，AO713卡14块，DI711卡14块，DO711卡10块，COM741卡2块）。一台组态服务器，一台时钟服务器，两台操作节点，三台交换机。本系统用组态服务器和时钟服务器冗余配置。

系统组态、安装调试

控制策略组态（控制器内程序）

根据前面设计图纸确定的硬件配置，在机柜中确认所有的I/O卡件位置，在硬件组态中设置所有的I/O点通道，在位号表组态中设置所有点的位号、量程、说明、报警特性；创建一对冗余控制器，设置组态服务器和时钟服务器以及操作节点，分配其地址，分别添加相应的I/O卡件，进行系统硬件组态；创建位号表；新建各种控制回路和联锁回路；下载控制器，下载时一定要保证控制网A和B的畅通；系统监控组态，包括画流程图，建立趋势图，建立过程报警等等；最后联机调试。

具体的应用特点

各种控制方案建立

运用PID功能块实现各种控制方案

单回路控制是最厂用的控制回路，直接运用PID功能块即可实现。

本装置复杂的控制回路有：串级控制、选择控制、比例控制、分层控制，均可以运用现成的功能块轻松实现。（见图2）

停车联锁方框图建立

4万t硫磺回收装置原来停车联锁包含了主炉和尾炉点火程序，都用逻辑方框图建立，存在无序混乱的现象，在炉子点火时，操作者不知道程序走到哪一步，一旦操作不熟练，点火程序走不下去。本次改造为了避免此类情况，把停车和点火分开实现。停车用逻辑方框图搭建，点火程序用VB语言编写，按步实现，避免出现混乱的情况。

逻辑方框图的实现直接调用功能库中的功能块搭建，十分方便。

图2　ECS700系统控制回路

主炉和尾炉点火程序

点火程序用VB语言编写，封装为功能块执行。

点火部分程序如下：

IF I6_STEP.VALUE = 0 THEN

XV_2005.PCMD：= FALSE；XV_2007. PCMD：= FALSE；

XV_2008.PCMD：= FALSE；XV_2009. PCMD：= FALSE；

IF I6_STOP.VALUE = TRUE THEN

I6_STEP.VALUE ：= 0；

END_IF；

END_IF；

点火步骤画成操作图，操作工很容易看到执行到哪一步，十分直观。

第三方控制器通讯点的组态

在COM741卡中设置有关的参数，就能建立与第三方的通讯。

结束语

ECS700系统在硫磺处理装置上是第一次应用，此系统操作十分方便，所有说明为中文，方便操作工自己查看各种操作记录和说明。在装置开工使用过程中经过了大量的调试、修改完善，一次开工正常，历史趋势能保存三个月之久，开工运行时能正常地在线下载，不会影响其他正在运行的部分。ECS700系统是一个十分成熟的DCS系统，能正常满足工艺的操作要求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.15.011