徐鹏（山东电力基本建设总公司，山东 济南 250102）

1 系统架构组态

系统结构组态将对LNG接收站过程控制网络中各节点参数、类型进行配置，从而构筑LNG TERMINAL的系统架构，是LNG储罐组态程序设计的第一步，为后面各项组态工作奠定基础。

LNG项目系统结构包括：4对冗余C300过程控制器及配套C系列I/O卡件、5台双屏Console站、5台双屏Flex站、冗余服务器以及过程控制网络（FTE-FaultTolerant Ethernet）。

本项目（LNG接收站项目）DCS部分将现场划分为四个区域：CCR、PIR、JCR、TIR。CCR 配置有冗余PKS服务器、4台双屏Console站、4台双屏Flex站，4面DCS系统柜，柜内含有1对C300冗余服务器及其配套的C系列I/O卡件。PIR配置4面DCS系统柜，含有远程模块、2对冗余C300控制器及其配套的C系列I/O卡件。JCR设有配置有1台双屏Console站、1台双屏Flex站，2面DCS系统柜，内部含有1对C300冗余服务器及其配套的C系列I/O卡件。TIR配置1面DCS系统柜，含有C系列I/O卡件及远程模块，现场采集的数据将通过远程模块传递至工艺仪表室进行控制。系统采用容错以太网作为过程控制网络（ControlNET）。在CCR和JCR设有双屏操作站，用以对过程数据及历史、报警、事件等信息进行监控。

2 回路组态

回路组态是整个组态工作的核心，它用于依据控制需求建立LNG储罐所需的所有显示和控制回路，从而建立一个实时数据库，存储LNG储罐所有监测和控制的信息，也是流程图组态中监控参数的数据来源。

2.1 显示回路

现场检测信号经安全栅柜进入系统柜后不存在输出回路，不会对现场仪表产生控制作用的回路为显示回路，该回路中的参数仅作监控及报警。依据信号类型的不同又分为数字信号和模拟信号显示回路，两者所用的模块、结构及参数设置不同。模拟信号显示回路由模拟量输入通道AI Channel和数据获取模块DACAACQ构成，模拟量输入模块AI Channel将现场测量的4-20mA电信号传入并转化为线性对应的百分比信号，数据获取模块DACAACQ将百分比信号线性转化为工程量。

2.2 控制回路

含有从DCS系统柜经安全栅柜回到现场的输出回路，会对现场设备产生作用改变其状态的回路称为控制回路。依据信号类型的不同又分为PID控制回路、数字信号控制回路及手动信号控制回路，各回路所用模块及回路结构均不相同。(1)PID控制回路PID控制回路由数字信号输入通道DI Channel、数据获取模块DACAACQ、PID控制模块及模拟量输出通道AO Channel构成，模拟量输入模块AI Channel将现场测量的4-20mA电信号传入并转化为线性对应的百分比信号，数据获取模块DACAACQ将百分比信号线性转化为工程量，PID模块将通过计算过程变量PV以及设定值SP，利用PID调节，计算控制输出OP，使其向偏差变为零的方向变化。

图2.3-3所示是位于LNG低压输送泵回料管线上的流量控制回路。它是通过调节回料管线阀门，从而控制最小外输流量。LNG低压外输回料管线的作用一方面为了控制外输管线的流量，另一方面为了对罐内介质循环，从而防止翻滚现象发生。为了减小稳态误差，达到设定标准，将添加积分作用；为了加快调节速度，将添加微分作用，然而为了防止阀门开度和流量瞬时剧烈变化，微分作用的对象将不采用测量值而依旧选择偏差值，故该模块将采取基于偏差的标准PID算法，即PID控制模块中的公式A（EQA）。

图2.3-3 流量控制回路FIC_11110A工艺图

3 逻辑连锁组态

逻辑连锁组态是在回路组态完成的基础上所要展开的工作，它将结合工艺安全、设备启停条件及报警需求，为部分回路配置连锁及报警的功能，使其符合设备安全启停及报警的操作要求。

逻辑连锁组态工作也在控制策略组态软件Control Builder中完成，基于回路组态建立的基本回路结构，根据逻辑图及报警要求，通过调用Control Builder的Logic库中调用各逻辑模块，组建出符合功能的逻辑链路。组态流程为：搭建逻辑、调节各模块时序、下装并激活。

3.1 设备启停逻辑

LNG储罐部分的启停逻辑即低压泵回料管线上阀门的开关逻辑。

图3·1 阀门启停逻辑

该逻辑为DCS控制电磁阀启停逻辑。阀门为正常状态时触发强制关连锁(OI(0)=1)使其为关闭状态，当低压泵运行时，操作员在DCS由启动按钮给出开命令后，将在OPEN标志块中产生一个正脉冲，该脉冲将触发强制开连锁启动(OI(1)=1)，使设备控制模块DEVCTL输出值改变，进而依次改变数字输出模块DO Channel、现场阀门的状态，由数字信号输入通道DI Channel将状态反馈至DCS系统。同样的，当操作员在DCS由停止按钮给出关命令后，将在CLOSE标志块中产生一个负脉冲，进而触发强制关联锁使阀门关闭。逻辑图如图3·1所示。

3.2 报警逻辑

(1)报警延迟逻辑

如图3.2-1所示，为低压输送管线上流量控制回路中延迟报警逻辑。逻辑要求，在低压输送泵开启120s之后，若该管道中流量仍低于50 m3/h，才触发流量低限报警。回路中将泵运行状态PM_11110A.PMXI_11110A.PV引入，经过延迟模块ONDELAY将信号延时120s，再由变量转换模块TYPECONVERT将波尔量转化为对应的枚举量，作用于数据获取模块DACAACQ的低限报警优先级管脚，当低压输送泵尚未开启或开启时间不足120s时，变量转换模块TYPECONVERT的输入波尔值为0，此时输出的枚举量设置为2，对应优先级为NONE，即无效状态，意味着无论流量是否到达低限均不产生报警；当低压输送泵开启时间超过120s，变量转换模块TYPECONVERT的输入波尔值为1，此时输出的枚举量设置为0，对应低限报警优先级为LOW，当流量达到低限时，将触发报警。

图3.2-1 延迟报警逻辑

(2)温差报警逻辑

LNG各储罐内部罐底均设有9个temperature transmitter供预冷所用，分布如图3·2-2中的TI_11165A～I所示。逻辑要求：当斜向相邻两个点温差大于50℃时，产生报警信号。

图3.2-2 T-1104预冷用温度传感器分布图

图3.2-3 TI_11165B温差报警逻辑

点TI_11165B的温差报警逻辑如图3.2-3所示。由图3·2-2中知，与TI_11165B相邻的点有TI_11165A和TI_11165I，当与TI_11165A或TI_11165I任意一点相差大于50℃时，均会触发该逻辑，产生报警信号。逻辑中将参TI_11106B.DACA.PV及TI_11165A.DACA.PV引至辅助计算模块AUXCALC，并定义其输出PV计算表达式为：TI_11165B_ALARM.AUXCALCA.P[1]-

TI_11165B_ALARM.AUXCALCA.P[2]，即两点温度的差值，将此差值输入数据获取模块DACAACQ，将数据获取模块的低限报警值设为-50℃，优先级LOW；高限报警值设为50℃，优先级LOW；量程尽可能大，同时将低限报警和高限报警的报警标志参数引至或门。同理对TI_11165A与TI_11165B之间进行设置，便完成点TI_11165B的温差报警逻辑，实现报警功能。

4 结语

本文是针对LNG TERMINAL TANK SYSTEM CONFIGURATION DESIGN，设计PKS的系统架构，完成过程控制点的网络节点设置，建立HUMAN INTERFACE的监控系统，结合LNG的工艺控制要求，以及考虑到安全生产控制，设计回路及安全逻辑连锁程序，包括设备启停，报警逻辑，以及GROUP,TREND,AND EVENT HISTORY DATA，这些强大的数据库支持功能。满足工艺生产的要求，达到稳定运行的结果，性能可靠。实现了对LNG TERMINAL TANK SYSTEM的全面控制管理。

[1]王树青，工业过程控制工程[M]，化学工业出版社，2007

[2]NOH Y,CHANG K,SEO Y,ET AL.Risk-based determination of designpressure of LNG fuel storage Tanks based on dynamic process simulationcombined with monte Carlo method[J].Reliability Engineering&SystemSafety,2014,129(3)：76-82

[3]LIN W,ZHANG N,GU A.LNG(liquefied natural gas)：A necessary partin China's future energy infrastructure[J].Energy,2010,35：4383-4391.

[4]Production,storage and handing of liquefied nature gas(LNG)