用TDC -3000集散系统实现复杂控制策略

1 引言
金化股份公司磷铵厂6万吨磷酸、12万吨磷铵采用法国SPECHIM公司的专利设备和关键技术，于1998年顺利投产，是我国目前在西北建成的最大的磷铵生产基地。磷酸、磷铵控制系统采用美国Honeywell公司的TDC-3000系统，较好地完成了整个工艺的控制要求，特别是在优化控制和逻辑控制方面得到了较多的应用，由我们编制的磷酸自动给料控制系统得到了专家们的好评。这里就这一复杂系统的设计、编制、组态、调试等作论述。
2 磷酸给料生产工艺简述
磷酸是由磷矿粉、浓硫酸按一定的比例反应生成。磷矿粉和88%的浓硫酸按一定的比例连续加入反映槽，以确保硫酸的质量及原成本的降低。磷矿粉由皮带输送机送至缓冲料斗，在料斗中装有极高、高、低、极低4个料位开关，由DCS系统进行联锁控制。料斗有2个出料口分别与每个反应槽的称重装置相接，用来控制进入两个反应槽的磷矿粉的加入量。
来自硫酸灌区的浓度为88%的浓硫酸被送至磷酸装置内的硫酸贮槽，再用泵分别送入2个反应槽，再进入反应槽的两个硫酸管道上分别安装有一个流量计和一个调节阀，用来测量和控制反应槽硫酸的加入量。
原料磷矿粉和硫酸按一定的比例被连续加入到2个反应槽，来自过滤工段的回磷酸也被加入反应槽中，回磷酸是用来调节料浆中P2O5的浓度的。反应方程式为:
Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4·2H2O
磷酸反应是放热反应, 硫酸钙以二水硫酸钙的结晶形式析出, 反应槽生成的料浆被送至下一工序过滤机进行过滤。
3 复杂回路在TDC-3000系统上的实现方法
要实现上述复杂控制系统，必须对TDC-3000系统的控制算法要非常熟悉，并且能进行恰当的应用。这个复杂控制系统除了应用常规算法PID和数据外最主要的是使用了多重串级控制、比率控制、选择性控制、数学模型计算、逻辑控制设定、手动选择等多种高级算法，并且是多种算法相互交叉、相互影响，如何合理的应用好这些算法是本控制的关键。我们采用了“HILOAVG”算法完成HK-3260控制;用“CALCULTR”算法完成KY-2201、KY-2211、FY-3260等数学计算;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等选择控制;用“DIGITALCOM”算法HX-2201、HX-2201完成程序选择控制。顺序控制有CL语言编写，采用“DEVICE CONTROL”算法执行。

4 控制算法编程及应用效果
上面所述复杂控制是由每一个简单回路相互连接构成的，其中用得最多的是比率控制“RATIOCTL”， 如附图所示。现以FR-2201为例介绍的其生成方法。

附图 比率控制连接图
附图中P1为FT-2201(进入一号反应槽的硫酸量)，P2为WI-2020(进入一号反应槽的磷矿量)，SP1为比率设定值，SP1为硫酸流量设定值，OUT为控制器输出(FY-2201)。
只要我们按照附图的连接方法将各个参数连接起来，就构成了一个完整的比率控制器，其他控制算法的连接也相同。我们把整个复杂回路的全部连接好以后，就完成了这个复杂回路的组态工作。
完成这些组态工作后，我们按照先简单，后复杂的顺序，将直接与调解阀相连的几个回路先投入自动运行，当这些回路运行稳定后，再一次投入串级调节回路、比率调节回路、时间设定回路等，当这些回路都运行良好后，最后投入顺序控制回路。
5 结束语
经过长时间的运行，根据现场考察和历史数据记录，该复杂回路在一年多的时间里，运行状况良好，各项工艺参数都符合设计要求，为磷酸给料控制提供了一定的理论依据和实践经验。值得在磷酸行业推广和应用。