TSA 装置顺控程序跳步技术可行性研究与实践

1. 课题背景

厂为煤化工企业，合成氨工序的 TSA 装置为下游醋酸装置提供高压高纯度 CO 原料气，TSA 停车会导致醋酸减产 70% 。该装置采用西门子的 PCS7 控制系统，TSA 顺控程序重启需经历长时间（ >15 小时）的初始化再生阶段（A1-A5 步）。复产时间长造成巨大经济损失，按醋酸装置历史平均日产量750 吨，折合至少468 吨减产损失。

故亟需开发一种方法，在满足安全条件下跳过顺控初始化再生阶段（A1-A5），快速恢复 TSA 吸附循环生产。

2. 可行性分析

2.1 PCS7 控制系统介绍

TSA 装置采用西门子 PCS7 控制系统，核心控制策略为顺序功能图（SFC）。工程师站 （ES） 兼做操作员站（OS），通过远程桌面进行监控。

PCS7 的SFC 可视化功能可将顺序控制过程由‘黑盒运行’变为‘透明管控’，提供图形化状态监控与操作干预界面（图 1）。其核心控制命令（如启动、停止、暂停、继续等）可实现SFC状态切换，步间模式（如’Tor C’：条件满足或操作员确认）为手动跳步提供了可能。

2.2 SFC 可视化

PCS7 中的 SFC（顺序功能图）可视化是其批处理与顺序控制的核心功能，通过图形化界面实现工艺过程的状态监控与操作干预。使 PCS7 的 SFC 从“黑盒运行”变为“透明管控”，显著提升系统可维护性。其核心控制命令（如启动、停止、暂停、继续等）可实现SFC 状态切换，步间模式（ 如T or C：条件满足或操作员确认） 为手动跳步提供了可能。

图 1

2.3 可视化必要条件

在目标 ES/OS 单站上成功激活 SFC 可视化功能及必要的操作权限（包括 Higher Process Control 权限）是实施跳步操作的前提。通过对用户权限的配置，确保操作员具备在SFC 可视化界面上进行手/ 自动切换、设置步控模式（如’T or C’）及执行步进确认等关键操作的权限 [1]。如图3、4 所示。

图 2 SFC 可视化权限配置界面

图 3 账户权限设置

3. 顺控逻辑研究及测试

总体思路：使能手 / 自动切换，并将 SFC 置于手动模式。步控模式选择 T or C，

3.1 比对 WinCC 运行画面 SFC 逻辑与 SFC 可视化图表

由于缺乏项目源程序且 SFC 可视化图表引用变量与现场位号不一致，通过比对 WinCC 运行画面中的顺控跳步条件、SFC 可视化图表在线状态及TSA 工艺文档，交叉验证并标注了所有步态转换逻辑（图4）。

图 4 步态转换逻辑

3.2 规划跳步路

由上图可知，当 CPU 重启初始化、或者触发 Trip 连锁、长期停车状态时，顺控会置于 StepAl 步，短期停车或触发 Stop 连锁，则会置于Step A5 步。A1 至A5 为初始化再生准备阶段（>15 小时）。关键步A6（TSAReady），可跳至变温吸附循环（1A-18A）任意步。

3.3 跳步实施

2023 年4 月8 日装置重启后，按规划实施跳步：

1. 工艺调整参数，复位连锁。

2. 在 SFC 可视化界面激活手 / 自动切换使能，置为手动模式，步控模式设为 "T or C"。

3. 操作员依次确认条件，快速步进至 A6

4. 确认参数满足条件后，启动顺控进入吸附循环。

整个干预过程耗时约 2 小时。TSA 装置启动后运行稳定，48 小时内无异常报警。成功将复产时间从15 小时缩短至2 小时。”

4. 结语

本研究成功实践了基于 PCS7 SFC 可视化的 TSA 顺控跳步技术，解决了在无项目源程序条件下快速复产的难题。该方案将 TSA 装置从初始化到恢复生产的时间由至少 15 小时缩短至 2 小时。按装置年均 2 次非计划长时停车计算，可显著减少醋酸减产损失（每次避免损失约 650吨醋酸），经济效益突出。

5. 参考文献

[1] Siemens AG. SIMAT IC PC S 7 Proces C ontrol System. [Online]. Available：https：//www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/pcs7_top_v2/ PCS7_General/PCS7_Overview/PCS7_Overview.htm