1 引言
加热炉出口温度控制是炼油、化工生产中经常使用的控制方案。加热炉可同时燃烧燃料油和燃料气，加热炉出口温度控制分别与加热炉燃料油压力控制、燃料气压力控制组成选择性串级控制。如何在控制方案上实现平衡无扰动，充分利用dcs组态软件的功能，进行编程实现该功能。洛阳石化炼油厂重整装置有部分加热炉,在 横河centum-cs3000系统上组态实施此方案,本文仅以加热炉h102为例进行分析。
2 控制回路的特殊要求
2.1 控制回路的状态的描述
(1) 主回路单参数控制第一阀门信道-燃料油阀门信道;简称a状态。
(2) 主回路与第一副回路-燃料油控制回路组成串级控制;简称b状态。
(3) 两个副回路单参数控制;简称c状态。
(4) 主回路与第二副回路-燃料气控制回路组成串级控制;简称d状态。
(5) 主回路单参数控制第二阀门信道-燃料气阀门信道;简称e状态。
2.2 控制回路的特殊要求
各个状态之间的切换，要求整个切换过程必须平衡无扰动;切换状态拓状态拓扑图如图1所示。
2.3 组态设计的基本思路
本方案在日本横河公司centum-cs3000 dcs 系统上组态开发应用。
(1) 运用pbs5c模块，定义一个五位操作面板，实现五种状态的切换操作。
(2) 定义输入/输出通道，在drawing图组态控制仪表。其中:模拟信号进3个pid模块 ，2个手操模块控制现场调节阀。
(3) 由culcu模块实现5块控制仪表参数之间的相互赋值，实现a，b，c, d，e五状态之间的无扰动切换。
(4) 状态之间的平衡运算由顺控表table2控制culcu模块实现。
(5) 由程序确保任何a，b，c，d，e状态之间的直接切换都将是平衡无扰动切换。
(6) 机接口界面进行相应的组态。在流程画面上实现操作功能。
3 组态过程与实践
(1) 组态选用pbs5c模块实现五种状态切换操作,并定义相应的工位号。pbs5c模块是centum-cs3000系统提供的标准模块，是扩展5按钮控制作用开关块。
定义: a状态tcloop64温度单参数调节燃料油控制
b状态tccasa64温度燃料油压力串级控制
c状态 loop2燃料油、燃料气分别单参数控制
d状态tccasa74温度、燃料气压力串级控制
e状态tcloop74温度单参数控制燃料气
pbs5c模块定义如下，定义其tag为:h102-sel;含义为编号h102加热炉的选择(select)控制。h102-sel面板图如 图2(a)所示，图2(b)为pbs5c模块面板图。
五种状态对应5个按钮。pbs5c功能块派生出5个按钮,以五种状态为条件控制五种控制结果，通过顺控表控制实现。
首先:定义物理 通道 :
燃料油压力pi1064 ai: %z011110
加热炉控制温度ti1026 ai: %z011102
燃 料气压力 pi1074 ai: %z021101
燃料油控制阀pv1064:ao: %z012108
燃料气控制阀 pv1074:ao: %z022101
在cs3000控制站drawing 图上组态如下;在模块的详细定义中定义相应的正反作用形式和跟踪作用方式。man状态时,sv跟踪pv值。drawing图如图3所示。
pic1064: 量程:0-1.6mpa 反作用
trc1026: 量程:0-600°c 反作用
pic1074: 量程:0 - 0.25mpa 反作用
(2) 利用顺控表table-1，2，3的逻辑关系，五块仪表参数之间的相互切换，a，b，c，d，e之间均是平衡无扰动切换。五个状态切换时分别由3个 calcu模块实现模块参数计算赋值。
a状态:调出h102-sel，按下按钮色变，顺控表table-1中,tcloop64.pv状态为on，table-2的模式置aut，顺控表 table-3置man，顺控表table-2执行动作，calcul模块a运算，实现a状态前的平衡运算，同时table-3置aut，table-3 运行，将table-2模式置手动，结束平衡运算。同时，pic1064仪表模式置手动，执行1064a，1074a运算，进行调节运算。
a运算结果: trc1026。mv=pv1064。mv
1064a运算结果: pv1064。mv=trc1026。mv
pic1064。mv=pv1064。mv
1074a 运算结果: pv1074。mv=pic1074。mv
控制结果: 由于仪表pv1064 ,trc1026,pic1064的输出值mv 相等,因此控制方案为: trc1026单参数控制燃料油, pic1074手动或自动控制燃料气。
b状态: 调出h102-sel，按下按钮色变，顺控表table-1中,tccasa64.pv状态为on , table-2的模式置aut，顺控表table-3置man，顺控表table-2执行动作，calcul模块b运算，实现b状态前的平衡运算，同时 table-3置aut，table-3运行，将table-2模式置手动，结束平衡运算。同时，pic1064仪表模式置自动，执行 1064b，1074b运算，进行调节运算。
b运算结果: trc1026。mv=pic1064.sv*100/1.6
pic1064。mv=pv1064。mv
1064b运算结果: pic1064.sv=trc1026。mv*1.6/100
pv1064。mv=pic1064。mv
1074b 运算结果: pv1074。mv=pic1074。mv
由于trc1026。mv=pic1064.sv, pic1064。mv= pv1064。mv，因此控制状态为trc1026,pic1064串级控制。pic1074手动或自动控制。
c状态:调出h102-sel， 按下按钮色变，顺控表table-1中,loop2.pv状态为on , table-2的模式置aut，顺控表table-3置man，顺控表table-2执行动作，calcul模块c运算，实现c状态前的平衡运算，同时 table-3置aut，table-3运行，将table-2模式置man，结束平衡运算。
trc1026模式置man状态,1064c和 1074c模块计算。
c运算结果: pic1064。mv=pv1064。mv
pic1074。mv=pv1074。mv
1064c计算结果: pv1064。mv=pic1064。mv
1074c计算结果: pv1074。mv=pic1074。mv
控制结果: pic1064和pic1074单独控制。
d状态:调出h102-sel，按下按 钮色变，顺控表table-1中,tccasa74.pv状态为on , table-2的模式置aut，顺控表table-3置man，顺控表table-2执行动作，calcul模块d运算，实现d状态前的平衡运算，同时 table-3置aut，table-3运行，将table-2模式置手动，结束平衡运算。同时，pic1074仪表模式置自动，执行 1064d，1074d运算，进行调节运算。
d运算结果: trc1026。mv=pic1074.sv*100/0.25
pic1074。mv=pv1074。mv
1064d运算结果: pv1064。mv=pic1064。mv
1074d运算结 果: pv1074。mv=pic1074。mv
pic1074.sv=trc1026。mv*0.25/100
实现的控制状态:trc1026,pic1074串级控制,pic1064手动或自动控制.
e状态:调出h102-sel，按下按钮色变，顺控表table-1中,tcloop74.pv状态为on , table-2的模式置aut，顺控表table-3置man，顺控表table-2执行动作，calcul模块e运算，实现e状态前的平衡运算，同时 table-3置aut，table-3运行，将table-2模式置手动，结束平衡运算。同时，pic1074仪表模式置手动，执行 1064e，1074e运算，进行调节运算。
e运算结果: trc1026。mv=pv1074。mv
1064e运算结果: pv1064。mv=pic1064。mv
1074e运算结果: pv1074。mv=trc1026。mv
pic1074。mv=pv1074。mv
控制结果:trc1026单控燃料气,燃料油pic1064手动或自动控制。
tble-1 扫描方式:tc
table-2 扫描方式:te
table3:扫描方式:te
程序结构如图4所示。
4应该注意的几个问题
(1) 运行中运用的calcul模块，table-1，停电后重新启动必须置于自动，可做初始化启动块，使其系统冷启动后置自动。
(2) 仪表参数的相互赋值中，由于calcul模块运用的是无单位数值，因此量程不同，需进行线性化处理，乘以系数。
(3) 为了防止在操作站上误修改table-1，calcu块的模式。组态时应将安全级别设四级以上。
(4) table-1的扫描方式为tc，当条件反转时执行动作。table-2，table-3，calcul 模块为te扫描方式，系统不停地扫描，依条件执行动作结果。
5 结束语
本方案经测试，符合工艺操作要求，操作过程为平衡无扰动切换。在五种状态之间任意切换，不会造成干扰，给操作员操作带来极大的方便。
