用TDC -3000集散系統實現復雜控制策略

1 引言
金化股份公司磷銨廠6萬噸磷酸、12萬噸磷銨采用法國SPECHIM公司的專利設備和關鍵技術，于1998年順利投產，是我國目前在西北建成的最大的磷銨生產基地。磷酸、磷銨控制系統采用美國Honeywell公司的TDC-3000系統，較好地完成了整個工藝的控制要求，特別是在優化控制和邏輯控制方面得到了較多的應用，由我們編制的磷酸自動給料控制系統得到了專家們的好評。這里就這一復雜系統的設計、編制、組態、調試等作論述。
2 磷酸給料生產工藝簡述
磷酸是由磷礦粉、濃硫酸按一定的比例反應生成。磷礦粉和88%的濃硫酸按一定的比例連續加入反映槽，以確保硫酸的質量及原成本的降低。磷礦粉由皮帶輸送機送至緩沖料斗，在料斗中裝有極高、高、低、極低4個料位開關，由DCS系統進行聯鎖控制。料斗有2個出料口分別與每個反應槽的稱重裝置相接，用來控制進入兩個反應槽的磷礦粉的加入量。
來自硫酸灌區的濃度為88%的濃硫酸被送至磷酸裝置內的硫酸貯槽，再用泵分別送入2個反應槽，再進入反應槽的兩個硫酸管道上分別安裝有一個流量計和一個調節閥，用來測量和控制反應槽硫酸的加入量。
原料磷礦粉和硫酸按一定的比例被連續加入到2個反應槽，來自過濾工段的回磷酸也被加入反應槽中，回磷酸是用來調節料漿中P2O5的濃度的。反應方程式為:
Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4·2H2O
磷酸反應是放熱反應, 硫酸鈣以二水硫酸鈣的結晶形式析出, 反應槽生成的料漿被送至下一工序過濾機進行過濾。
3 復雜回路在TDC-3000系統上的實現方法
要實現上述復雜控制系統，必須對TDC-3000系統的控制算法要非常熟悉，并且能進行恰當的應用。這個復雜控制系統除了應用常規算法PID和數據外最主要的是使用了多重串級控制、比率控制、選擇性控制、數學模型計算、邏輯控制設定、手動選擇等多種高級算法，并且是多種算法相互交叉、相互影響，如何合理的應用好這些算法是本控制的關鍵。我們采用了“HILOAVG”算法完成HK-3260控制;用“CALCULTR”算法完成KY-2201、KY-2211、FY-3260等數學計算;用“RATIOCTL”算法完成HR-2020、FR-2201、UR-3290等比值控制;用“SWITCH”算法完成HA-2201、HB-2201、HD-2201及HA-2211、HB-2211、HD-2211等選擇控制;用“DIGITALCOM”算法HX-2201、HX-2201完成程序選擇控制。順序控制有CL語言編寫，采用“DEVICE CONTROL”算法執行。

4 控制算法編程及應用效果
上面所述復雜控制是由每一個簡單回路相互連接構成的，其中用得最多的是比率控制“RATIOCTL”， 如附圖所示。現以FR-2201為例介紹的其生成方法。

附圖 比率控制連接圖
附圖中P1為FT-2201(進入一號反應槽的硫酸量)，P2為WI-2020(進入一號反應槽的磷礦量)，SP1為比率設定值，SP1為硫酸流量設定值，OUT為控制器輸出(FY-2201)。
只要我們按照附圖的連接方法將各個參數連接起來，就構成了一個完整的比率控制器，其他控制算法的連接也相同。我們把整個復雜回路的全部連接好以后，就完成了這個復雜回路的組態工作。
完成這些組態工作后，我們按照先簡單，后復雜的順序，將直接與調解閥相連的幾個回路先投入自動運行，當這些回路運行穩定后，再一次投入串級調節回路、比率調節回路、時間設定回路等，當這些回路都運行良好后，最后投入順序控制回路。
5 結束語
經過長時間的運行，根據現場考察和歷史數據記錄，該復雜回路在一年多的時間里，運行狀況良好，各項工藝參數都符合設計要求，為磷酸給料控制提供了一定的理論依據和實踐經驗。值得在磷酸行業推廣和應用。