本文研究了在硫磺回收裝置中如何以PCS7系統作為監控平臺，采用串級、比值等復雜控制方案，實現對工藝生產過程的自動控制要求，并取得良好的效果。

      2萬t/年硫磺回收裝置是廣州石化的重點環保裝置，其生產原理是將酸性氣中大部分化合態硫元素轉化成硫磺回收利用，并將尾氣中極少量剩余的硫化氫焚燒，生產二氧化硫后排放。該裝置采用SIEMENS的PCS7作為過程控制系統，對生產過程實施監控。

系統組成及特點

      系統根據設計規范配置了3個控制器(AS)，2個操作站(OS)，1個工程師站(ES)。系統總線的通信介質采用5類屏蔽雙絞線。系統通過數據采集接口站(OPC Server)與全廠管理信息網連接。操作站和工程師站的操作系統都采用微軟公司的Windows XP，配置了PCS7系統軟件包，用于實現過程監控和組態功能。

系統的I/O卡件根據該裝置儀表信號類型和數量進行配置，而通信網絡、控制站的控制器、數據轉發卡及重要性高的I/O卡件都采用冗余配置，提高了系統的可靠性。

PCS7系統具有如下幾個主要特點：

(1)高速、可靠、開放的通信網絡。系統總線采用1:1冗余的工業以太網，總線型或星型拓撲結構，曼徹斯特編碼方式，遵循開放的TCP/IP協議和IEEE802.3標準，通信速率為100Mb/s。

(2)規模可變、配置靈活的自動化站。自動化站通過CPU、IM153-2和I/O卡件實現現場過程信號的采集、處理、控制等功能。系統配置規模可以根據現場要求的不同配置。

(3)簡單易用的組態手段和工具。PCS7系統的組態軟件包包括：基本組態軟件Step 7和流程圖制作軟件WinCC。

(4)實用的實時監控界面和豐富的事件記錄功能。實時監控軟件WinCC具備分組顯示、趨勢圖、動態流程、報警管理、報表及記錄、存檔等監控功能，完全滿足操作人員進行生產過程監控的功能。

主燃燒爐控制方案設計

      在硫磺回收部分中，發生CLAUSE反應的條件是將高溫過程氣中SO₂和H₂S的比例控制為2:1，而主燃燒爐則是創造這一條件的主要設備。為了達到反應條件，設計了如圖2所示的主燃燒爐控制方案。

(1)當自保聯鎖系統(ESD)送來一個觸點信號時，把相應的PID置于手動位置，并且該PID回路輸出一個預先指定的值(可調)，確保裝置的安全。

(2)為使主燃燒爐達到所需溫度，燃料氣流量和空氣(主)流量組成雙閉環變比值控制系統，根據燃料氣流量調節所需空氣量，由于有兩個流量閉合回路(燃料氣和主空氣)，可以克服各自的外界干擾，使主、副流量都比較平穩，流量間的比值通過比值計算器實現，因此系統的總負荷也將是平穩的，這種控制方案的優點是在主流量(燃料氣)受干擾作用開始到重新穩定在設定值這段時間內發揮作用，比較安全，而當系統中出現除流量干擾外的其他干擾引起主參數變化時，可以通過修改比值來保持主參數穩定。

(3)在裝置正常生產的情況下，爐內只燒酸性氣，酸性氣流量和空氣(主)流量組成單閉環變比值控制系統，根據酸性氣流量調節所需空氣量，其優點是兩種物料流量的比值精確，實施方便，而當系統中出現除流量干擾外的其他干擾引起主參數變化時，可以通過修改比值來保持主參數穩定。

(4)為了保證高溫過程氣中SO₂和H₂S的比例控制達到2:1，過程氣比值分析和空氣(微)流量組成串級控制系統，前者作為主回路，后者作為副回路。根據比值分析的結果微調所需的空氣量。

圖2  主燃燒爐控制方案原理圖

主燃燒爐控制方案組態

      所有的控制方案都是由CFC(Continual Function Chart)完成的。CFC是一種簡潔的圖形組態工具。用CFC有助于節省時間和費用，同時簡化了系統的組態和維護。用CFC進行組態時是以功能塊為基礎的，系統配置了很多預編程的功能塊。這些功能塊以庫的形式體現。每個功能塊都有一個參數表，可根據實際工藝要求選擇不同的參數。功能塊在CFC中的連接直接用鼠標器點接。每個CFC由6頁組成。功能塊之間的連接可以在不同的CFC之間的不同的頁面上進行，連接標記由系統自動標出。因此，采用CFC可以完成很復雜的大型控制任務。