摘要：介紹HC900混合控制系統的主要功能，特別是順序控制和模擬量自動調節一體化解決方案在造氣爐上的應用，以及應用后在穩定工藝、安全生產、節能降耗的方面的效果。
前言
我國大部分氮肥廠都以煤為原料，采用固定床間歇轉化制取水煤氣。從80 年代末開始，造氣爐基本上都采用PLC作為控制器，由于PLC 簡單易用且穩定可靠，因此受到廠家的普遍青睞，但隨著技術的進步，造氣爐的控制及造氣工段的管理由粗放型逐步變為系統型、專家型。因此PLC的局限性就暴露出來，由PLC的設計和結構的特點使其處理數字量的能力非常強，但處理模擬量的能力很弱，計算能力很差。當需要對造氣爐進行優化控制、整個工段甚至整個工廠實現系統化管理時，就有必要改變目前這種控制模式。
針對造氣爐控制的深層次要求：造氣工序是合成氨生產工藝的龍頭，制氣的數量和質量直接和氮肥產量相關，而其消耗也占各工序中的大頭，因此造氣爐的節能降耗意義重大。如果說保證造氣爐的安全、穩定運轉是其對控制的基本要求的話，那么如何提高產氣量、降低兩煤耗并使半水煤氣成份符合合成氨的需要就成了造氣爐控制的深層次要求。
為了達到這一要求，首先應對造氣爐實施全面監控，除制氣程控外，有關工藝參數如蒸氣總管壓力、入爐蒸氣流量、上、下行煤氣溫度夾套水位、氣柜高度、爐條機轉速、氫氮比乃至鼓風機、廢鍋等，均應納入監控范圍，使操作人員在控制室內即可對整個生產情況一目了然解，心中有數。為此，我們采用美國Honeywell公司的HC900混合控制系統，在穩定工藝、 安全生產、節能降耗等方面取得了顯著的效果。
系統簡介：
Experion Vista/HC900混合控制系統是Honeywell公司最新推出的面向混合過程應用和設備集成控制的開放型控制系統。該系統具備簡單方便的組態及控制軟件，豐富多彩的畫面顯示，高度的系統可靠性，方便實用的操作特點，使其推廣的速度非常快由精煉設計的先進控制器HC900和采用獨立的或與開放的以太網絡互聯的高性能工作站，組成一套完整的、并能真正滿足工業行業從簡單到復雜的各種控制應用要求的集散控制系統（DCS）。
其特性充分體現了高度分散的控制理念，是基于過程數據采集、混合控制（其特殊的設計可同時處理模擬量和邏輯量等混合數據）、批量控制、順序控制于一體的新一代控制系統，采用積木式結構，面向向對象的圖形化工具和完整的運算控制功能庫，集成了廣泛應用于工業控制現場的過程調節控制、對本地預言的支持和面向用戶的接口，極大地方便了用戶應用，縮短了產品的二次開發周期。
其網絡結構圖為：
在造氣爐上的應用：造氣爐控制的完整解決方案
山東某化工廠共有造氣爐臺數12臺（二期），采用一套DCS，以利于綜合實施較理想的控制方案。
造氣爐控制是一個以制氣循環程控為核心的大系統: 一臺Honeywell公司的 HC900混合控制器控制4臺造氣爐，三臺HC900混合控制器控制12臺造氣爐，風險分散，杜絕因故障全部停爐的麻煩。以27ms的快速邏輯掃描刷新，時間分辨率極高，煤層厚度控制，加熱、氣化（分為上吹、下吹、二次上吹）、吹凈三個階段的時間控制極為精確，而且時間增減快捷方便，維持了造氣爐吹風階段燃煤層蓄熱量與制氣階段吸熱量相平衡的滾動優化控制，從而提高了熱效率和產氣量。
操作界面：
細目流程圖：
上、下行煤氣溫度自動調節
目前爐內溫度尚無很好的檢測手段進行檢測，上、下行煤氣溫度在一定程度上代表著爐況。此系統能將上、下行煤氣溫度控制在一定范圍內，這樣改變入爐蒸汽流量或調整制氣循環時間分配才有意義。上、下行煤氣溫度如下圖：
造氣爐的制氣循環程控是生產控制的核心，但絕非全部。Honeywell的Experion Vista/HC900混合控制系統的模擬量自動調節能力對造氣爐的下列功能控制性能尤為突出。
1、蒸汽總管壓力自動調節回路
對于蒸汽總管供應爐數較多的情況，蒸汽總管壓力基本穩定，不會受一兩臺爐子的影響。但如果供應爐數較少，則在不同時刻需要蒸汽的造氣爐臺數不同會產生很大干擾，為此我們作了一個回路調節，直接改變調節閥開度，控制蒸汽總管壓力在一個很小的范圍內波動，將干擾的影響大幅度減小。
2、入爐蒸汽流量自動調節回路
此系統我們用閉環回路調節系統，充分發揮HC900的模擬量自動調節功能，真正確定入爐蒸汽的量。無論上吹或下吹，都能使入爐蒸汽流量穩定在謀一數值范圍內。（數值）
3、造氣爐制氣循環程控排序控制
為避免造氣爐之間爭風搶汽發生，必須將各爐吹風開始時刻均勻分配，這里涉及開、停爐的處理、投運的爐數改變及長吹風等問題，本系統有一套完善的順序控制（SEQUENCE）程序予以解決。
4、氫氮比自動調節
氫氮比是合成氨的一項重要參數，也是一個著名的控制難題，本文不擬對此展開討論。當造氣工序有了DCS，氫氮比自動調節應在這套DCS上完成。此系統的基本結構與串級調節系統類似，主環是合成塔進口處的氫閥，起調節作用的是造氣爐回收時氮比，副環是變換出口處的氫氮比（或氫含量）。此系統不設調節間和加氮時間的調整。
由于氣柜高度對容量滯后影響很大，而半水煤氣流量則直接與純滯后時間有關，因此須將氣柜高度和半水煤氣流量引進系統，作為自適應控制的依據。
氫氮比除定值控制外，當其給定值改變后系統最好能較好地跟蹤（隨動）。這是因為如果合成氨實施全流程優化控制，則須調整氫氮比等重要參數的給定值。
其他常規PID控制諸如穩定夾套水位、廢鍋液位、鼓風機轉速等在此不作贅述。
結束語
該廠二期工程投產以來，在工藝的穩定程度的方面：生產穩定，產量穩定，達到并超過原設計生產能力，產生了很好的經濟效益；在安全生產方面：生產穩定，降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。
