Dcs系统和基于dcs系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统和DCS系统，该控制系统包括：处理装置（20），被配置成执行与焦炭塔相关联的顺序控制过程；接收装置（10），被配置成从多个现场设备接收信号，并将该信号传送到所述处理装置（20）；其中，所述顺序控制过程分成按顺序的多个操作步骤，在该多个操作步骤中的一个操作步骤中，在所述处理装置（20）指示了操作并通过所述接收装置（10）接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，所述处理装置（20）才开始执行下一个操作步骤。
【专利说明】DCS系统和基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统和DCS系统。
【背景技术】
[0002]延迟焦化装置工艺部分包括焦炭塔、分馏系统、吸收稳定系统、脱硫系统四个部分。原料渣油进入装置后经换热器进入分馏塔，并在分馏塔底与焦炭塔塔顶来的高温油气进一步换热，分馏塔底油经加热炉加热至480?500°C后进入焦炭塔，高温渣油在焦炭塔内经过缩合、裂化等一系列的反应，最终形成焦炭和油气，塔顶气相直接进入分馏塔，塔内焦炭经冷却后除焦至焦池；进入分馏塔的气相在分馏塔内分离出富气、汽油、柴油、和蜡油；富气经压缩机升压后进吸收稳定系统，分离出干气、液化气；干气、液化气经脱硫系统脱硫后并入系统管网；汽油、柴油、蜡油等中间产品作为加氢裂化等装置的原料或直接进油品储罐。在延迟焦化装置中，焦炭塔作为焦化反应的主要容器，在正常生产中具有间歇操作的特点，其操作可分为切换四通、吹汽、给水、溢流、放水、除焦、关顶底盖机、试压预热八个大步骤。如图1所示，焦炭塔各操作步骤流程复杂，所涉及的阀门开关较多，因此就不可避免会出现人为误操作的风险。
[0003]延迟焦化装置焦炭塔系统各操作步骤涉及的重要阀门均由内操下指令，再由外操现场操作完成。由于某些重要阀门开关信号未接入DCS系统中，无法对外操的具体操作进行监控，达不到内外操共同确认的“双保险”。存在外操将阀门开错、阀门开关不到位等安全隐患。而正常生产期间焦炭塔内的介质温度高达490°C，一旦出现误操作，就会使焦炭塔内介质泄漏到大气中，造成装置着火、爆炸等安全风险。因此就需要做出一套由内外操共同确认把关的系统来保证每一步操作的正确性。
[0004]目前国内已经有实现类似功能的焦炭塔顺控系统在应用，一是将焦炭塔系统的重要阀门根据操作顺序组成安全联锁的SIS系统，二是将焦炭塔系统的重要阀门操作设置单独的PLC顺序控制系统。这两种系统都不能与焦炭塔自动给水程序结合使用。
[0005]由控制系统、操作站、工程师站和辅助操作台等组成顺控安全联锁SIS系统，该控制系统具有完整的数据采集、过程监控、安全联锁和机组集成控制功能，且系统本身具有自诊断、硬件配置变化检测、卡件通电情况检测、实时系统扫描等功能。但该顺控SIS系统在装置开停工过程中操作比较复杂，主要是焦炭塔系统参与顺控阀门较多，组成的安全联锁太多，操作繁琐，导致顺控投用率不高。同时在阀门需要检修时，需要切除与该阀相关的多个联锁。
[0006]设置单独的PLC顺序控制系统是将现场焦炭塔系统所有参与顺控的阀门操作信号均集中在现场的电控柜内，再送至内操单独设置的PLC电脑系统。该系统与DCS(集散控制)系统不相容，内操操作不方便，既要监控DCS屏，又要监控PLC屏。且该系统电控柜设置在现场，由于节点数多，容易出现信号不到位现象。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明的一个方面提供一种基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统，该控制系统包括:处理装置，被配置成执行与焦炭塔相关联的顺序控制过程；接收装置，被配置成从多个现场设备接收信号，并将该信号传送到所述处理装置；其中，所述顺序控制过程分成按顺序的多个操作步骤，在该多个操作步骤中的一个操作步骤中，在所述处理装置指示了操作并通过所述接收装置接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，所述处理装置才开始执行下一个操作步骤。
[0008]本发明的另一个方面提供一种DCS系统，该系统包括现场设备，其中，该系统还包括上述的顺序控制系统。
[0009]通过上述技术方案，顺序控制系统直接基于现有的DCS系统，既避免现有技术中SIS系统的安全联锁太多，操作繁琐，又避免了 PLC系统与DCS系统不兼容以及节点数多的问题。
[0010]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0012]图1是用于延迟焦化焦炭塔各阀门的布置示意图；
[0013]图2是根据本发明的实施方式的顺序控制系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明
[0015]图2示出了根据本发明的实施方式的顺序控制系统的结构框图。如图2所示，根据本发明的一个实施方式，提供了一种基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统，该控制系统包括:
[0016]处理装置20，被配置成执行与焦炭塔相关联的顺序控制过程；
[0017]接收装置10，被配置成从多个现场设备接收信号，并将该信号传送到所述处理装置20 ；
[0018]其中，所述顺序控制过程分成按顺序的多个操作步骤，在该多个操作步骤中的一个操作步骤中，在所述处理装置20指示了操作并通过所述接收装置10接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，所述处理装置20才开始执行下一个操作步骤。
[0019]根据延迟焦化装置特点和操作人员的操作系统，通常可以将每个焦炭塔的生产过程分为切换四通、吹气、给水、溢流、放水、除焦、关顶底盖机、试压预热八个大步骤，每个大步骤可以分为若干操作工序。也就是说，顺序控制过程也可以按工艺顺序相应地分成这些操作步骤或可以进一步细分成若干子步骤。
[0020]如图1所示，现场设备可以包括各种阀门，阀门一般可以是气动阀或电动阀。针对焦炭塔的顺序控制基本上就是顺序控制各种阀的开/关。在顺序控制过程中，处理装置20在某个操作步骤中指示某个或某些现场设备(以阀门为例)的操作，例如指示某个阀门或某些阀门开/关。如果操作人员完成了所指示的现场设备的操作(即外操)时，现场设备可以向顺序控制系统反馈一信号。顺序控制系统的接收装置10接收该信号，并将该信号发送给处理装置20，处理装置20接收到该信号后，判断该操作完成，之后开始执行下一个操作。
[0021]由于现场设备往往有很多个，因此可以设置控制柜，利用控制柜对现场设备进行集中式操作。
[0022]如果处理装置20没有指示某个或某些现场设备的操作时，操作人员是无法对该现场设备进行操作的。也就是说，处理装置20还可以被配置成在该处理装置20未指示操作时，使对所述至少一个现场设备的相应操作无效。换句话说，如果处理装置20指示了某现场设备的操作，处理装置20可以向该现场设备发送操作许可信号(即解锁信号)，该现场设备只有在接收到了该操作许可信号的情况下才能被操作。例如，如果处理装置20没有指示某个阀门或某些阀门开启，那么即使操作人员对该阀门进行操作(例如按下控制柜上的相应的按键)，阀门也不会动作。这样，可以避免操作人员的误操作。
[0023]现场设备的操作可以包括阀门的开/关。
[0024]在本发明的一个实施方式中，还可以根据工艺需求考虑在相邻两个操作步骤之间增加延迟。因此，所述处理装置20还可以被配置成在所述处理装置20指示了操作并通过所述接收装置10接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，延迟一段时间后才开始执行下一个操作步骤。延迟的时间取决于工艺需求。
[0025]在本发明的一个实施方式中，还可以考虑将焦炭塔的工况条件作为指示操作的条件。在该实施方式中，接收装置10还可以被配置成从所述现场设备接收与所述焦炭塔的工况相关联的参数，并将该参数发送给所述处理装置20 ;所述处理装置20还被配置成根据所述参数判断所述工况是否满足预定条件，且只有在所述工况满足该预定条件的情况下才指示与该工况对应的操作。同时本发明还可以与焦炭塔自动给水程序有效结合。
[0026]参数可以包括例如但不限于焦炭塔底温度、焦炭塔顶温度、焦炭塔塔壁各点温度、焦炭塔顶压力、焦炭塔各点中子料位计、小给汽流量、大给汽流量、给水流量，焦炭塔除焦系统各点温度及压力控制点。
[0027]在一些情况中，某个或某些现场设备，例如阀门因故障或维修而需要切除操作。但上述的处理装置20必须是指示了操作且现场设备执行了该指示的操作后才能执行下一个操作。因此，如果现场设备例如阀门被切除操作，处理装置20无法满足执行下一个操作的前提条件，使顺序控制不能继续下去。为此，本发明的一个实施方式提出了设置“旁路开关”的思想。具体来说，控制系统还可以包括输入装置，操作员能够经由该输入装置向所述处理装置20输入指令；所述处理装置20还被配置成在已经指示了操作但所述至少一个现场设备不能完成该操作的情况下，一接收到所述指令就执行所述下一个操作步骤。
[0028]所述输入装置可以是例如键盘、鼠标、按键等。
[0029]处理装置20在执行顺序控制过程中，当执行到指示某个现场设备(例如某个阀门)的操作时，如果该现场设备由于故障或需要维护而被切除操作，那么对该现场设备的操作无法完成，这样，处理装置20就不能继续执行下一个操作。此时，如果操作人员通过输入装置向处理装置20输入指令，处理装置20接收到该指令后，不管该现场设备的操作是否完成，也可以开始执行下一个操作。这相当于在顺序控制过程中的这个节点增加了一个“旁路开关”，当这个节点由于一些原因(例如，现场设备故障、检修等)无法完成时，通过“旁路开关”绕过这个节点。现有技术中的两种控制方式(SIS系统和PLC系统)在很多个现场设备(例如阀门)中的一个发生故障或需要维护而需要切除操作时，SIS系统需要切除与该现场设备相关的多个联锁，PLC系统需要切除整个顺序控制操作。而本发明的该实施方式可以很方便地切除其中的一个或多个现场设备的操作而保持顺序控制继续进行。
[0030]顺序控制系统还可以包括显示装置30，该显示装置30与处理装置20通信，被配置成显示处理装置20执行的顺序控制过程的状态。通过显示装置30，操作人员可以清楚地了解顺序控制过程进行到哪个步骤，现场设备处于什么状态等。
[0031]本发明的一个优点是基于用于延迟焦化的已有的DCS系统，因此上述的顺序控制系统可以是DCS系统的工程师站中的计算机。顺序控制过程可以是编好的程序，工程师站的计算机只需调用该程序就能执行上述的顺序控制过程。
[0032]根据本发明的另一个实施方式，提供了一种DCS系统，该系统包括上述的顺序控制系统。
[0033]DCS系统还可以包括上述的多个现场设备。
[0034]本发明各个实施方式提供的方案，能够更好地从技术上杜绝由于外操误操作、阀门开关不到位引起的装置着火、紧急停工等安全事故，有力保障装置安全平稳生产，同时遵循安全、经济有效、操作简洁、可靠性高的原则，减少顺控故障率和程序切除时间，易于内操操作和监控。
[0035]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0036]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0037]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种基于DCS系统的延迟焦化焦炭塔顺序控制系统，该控制系统包括: 处理装置(20)，被配置成执行与焦炭塔相关联的顺序控制过程； 接收装置(10)，被配置成从多个现场设备接收信号，并将该信号传送到所述处理装置(20)； 其中，所述顺序控制过程分成按顺序的多个操作步骤，在该多个操作步骤中的一个操作步骤中，在所述处理装置(20)指示了操作并通过所述接收装置(10)接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，所述处理装置(20)才开始执行下一个操作步骤。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，在所述处理装置(20)指示所述操作时向所述至少一个现场设备发送操作许可信号。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，如果所述至少一个现场设备没有接收到所述操作许可信号，则对该至少一个现场设备的相应操作无效。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述现场设备包括阀门，所述现场设备的操作包括所述阀门的开/关。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述接收装置(10)被配置成从所述现场设备接收与所述焦炭塔的工况相关联的参数，并将该参数发送给所述处理装置(20);所述处理装置(20 )还被配置成根据所述参数判断所述工况是否满足预定条件，且只有在所述工况满足该预定条件的情况下才指示与该工况对应的操作。
6.根据权利要求1所述的控制系统，该控制系统还包括输入装置，输入指令能够经由该输入装置输入到所述处理装置(20 );所述处理装置(20 )还被配置成在已经指示了操作但所述至少一个现场设备不能完成该操作的情况下，一接收到所述指令就开始执行所述下一个操作步骤。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述处理装置(20)还被配置成在所述处理装置(20)指示了操作并通过所述接收装置(10)接收到指示所述多个现场设备中的至少一个现场设备完成该操作的信号时，延迟一段时间后才开始执行下一个操作步骤。
8.一种DCS系统，该系统包括现场设备，其特征在于，该系统还包括如权利要求1-7任意一项所述的顺序控制系统。
【文档编号】G05B19/418GK104460563SQ201310435271
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】胡建凯, 郑炜, 傅钢强, 王科庆 申请人:中国石油化工股份有限公司