化肥廠DCS控制系統(tǒng)升級改造

王玉江

(中海石油化學股份有限公司,海南東方 572600)

中海石油化學股份有限公司化肥一部合成、尿素主裝置DCS是橫河的CENTUM-CS。經(jīng)過十年多的運行,該系統(tǒng)主要存在的問題如下。

DCS控制系統(tǒng)工程師站,因設備長期運行,電子元器件老化,導致主機主板故障。工程師站硬件已經(jīng)不再生產(chǎn),沒有可供更換的備件,不具備修復條件。DCS控制系統(tǒng)的很多硬件為專用設備,兼容性差,購置困難,且價格昂貴,導致維護費用過高。原系統(tǒng)的操作軟件是UNIX,用在系統(tǒng)上是最好的,但是技術要求高,難度大,開放性差。DCS控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。如果因系統(tǒng)軟件故障引起裝置停車,將給公司帶來巨大的經(jīng)濟損失。因裝置的各項技術改造新增了較多的 I/O點,使系統(tǒng)控制站運行負荷高達近90%。按正常的系統(tǒng)設計運行負荷應在60%以下,因此,DCS控制系統(tǒng)運行負荷已較重,影響到數(shù)據(jù)的處理和傳送,或死機,嚴重影響工藝人員的操作。

DCS控制技術已經(jīng)落后,設備的老化已成現(xiàn)實。因此需要對合成、尿素主裝置DCS控制系統(tǒng)進行升級改造。

根據(jù)目前控制系統(tǒng)的使用情況,本著節(jié)約成本合理配置資源的原則,以及考慮到系統(tǒng)的連續(xù)性和兼容性,選用CEN TUM CS3000為升級改造產(chǎn)品。

CENTUM CS3000采用了成對熱備(Pair& Spare)的冗余技術,具有強大的功能。CENTUM CS3000具有很高的可靠性/可用性,確保故障時不會停止操作。CEN TUM CS3000同時也是一個真正和現(xiàn)場總線兼容的系統(tǒng)。

1 DCS系統(tǒng)升級改造方案

本次改造為全面升級改造,內(nèi)容如下。

1.1 工程師站升級改造

CENTUM CS系統(tǒng)升級為最新的CENTUM CS3000系統(tǒng)后,工程師站選用DELL的 T3400工作站,是普通PC機。操作系統(tǒng)是WINDOWS XP。

1.2 DCS系統(tǒng)的操作站升級改造

操作站升級為CENTUM CS3000后,CENTUM CS系統(tǒng)的信息指令站ICS升級為CS3000系統(tǒng)的操作站HIS,操作站使用DELL的T3400工作站,操作系統(tǒng)是WINDOWS XP。

1.3 DCS系統(tǒng)的控制站升級改造

合成裝置的兩臺現(xiàn)場控制站 FCS使用的CPU處理器為CP334D,尿素裝置的一臺現(xiàn)場控制站 FCS使用的 CPU處理器為 CP314D。原CPU處理器不能滿足新系統(tǒng)的要求,升級為CS3000系統(tǒng)后,統(tǒng)一使用CP345 CPU處理器,控制單元FCU中的通訊卡和電源卡保持不變,控制站中的所有節(jié)點、I/O卡件、繼電器等其他設備均保持不變。

1.4 上位通訊及報表的升級

原CENTUM CS系統(tǒng)中使用一臺通訊接口ACG,用于工程師站與現(xiàn)場控制站,以及操作站與上位機之間的通訊,升級為CS3000系統(tǒng)后,通過以太網(wǎng)以及OPC功能來實現(xiàn)。

1.5 閃光報警器升級改造

因老化原因,對尿素用的閃光報警器進行更換。

1.6 軟件的升級

CENTUM CS系統(tǒng)使用的UNIX操作系統(tǒng)升級為CS3000系統(tǒng)的WINDOWS XP操作系統(tǒng),并使用CENTUM CS3000最新的R3系統(tǒng)軟件、應用軟件和專用軟件包。

2 DCS系統(tǒng)升級改造的實施步驟

2.1 實施前的準備工作

(1)系統(tǒng)版本、型號確認;

(2)參數(shù)保存、項目備份;

(3)功能確認;

(4)操作系統(tǒng)安裝;

(5)橫河CS3000系統(tǒng)安裝;

(6)其他軟件安裝,如打印機驅(qū)動等;

(7)項目轉換,由于兩個系統(tǒng)所基于的操作系統(tǒng)不同,所以需要轉換CENTUM CS的項目文件為CS3000的文件格式;

(8)在CS3000系統(tǒng)中,導入原文件并進行修改,包括控制方案、流程圖、控制分組以及趨勢圖;

(9)重新制作報表和定義長趨勢;

(10)修改控制站組態(tài)和操作站組態(tài)。

2.2 硬件安裝

(1)移出需要更新的設備 工程師站EWS、信息指令站ICS、通訊接口ACG、現(xiàn)場控制站中的控制單元FCU以及打印機等。

(2)新硬件的安裝 工程師站ENG、操作站HIS、現(xiàn)場控制站中的控制單元FCU以及打印機等。

(3)進行網(wǎng)絡連接。

2.3 系統(tǒng)檢查和調(diào)試

(1)按要求對系統(tǒng)送電;

(2)通訊功能調(diào)試;

(3)系統(tǒng)離線下裝;

(4)內(nèi)部靜態(tài)調(diào)試;

(5)操作監(jiān)視功能調(diào)試;

(6)在線進行控制功能和監(jiān)視功能的聯(lián)調(diào);

(7)根據(jù)需要修改組態(tài);

(8)OPC及上位通訊調(diào)試;

(9)與PLC通訊調(diào)試;

(10)定時打印報表功能調(diào)試

(11)長趨勢功能調(diào)試。

3 升級改造后的技術特點

系統(tǒng)升級改造后,系統(tǒng)的通訊能力和響應速度都得到了大幅提高,系統(tǒng)中老化部件都一一更換,消除了故障隱患,整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都得到了大幅提高。系統(tǒng)的開放性大大提高,操作也比以前方便,主要特點如下。

(1)系統(tǒng)升級改造后,提升了原有DCS控制系統(tǒng)整體的技術先進性,整體安全性能要優(yōu)于原有的水平。

(2)升級后的控制站CPU卡為橫河最新的CPU卡,運算容量比以前大,運算速度更快,降低了CPU的運行負荷,提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

(3)升級后的工程師站具有監(jiān)視和操作功能。使得工程師站更能發(fā)揮作用。

(4)網(wǎng)絡通訊方便。工程師站與現(xiàn)場控制站,以及操作站與上位機之間的通訊,通過以太網(wǎng)以及OPC功能來實現(xiàn)。

(5)與當前主流的橫河電機產(chǎn)品一致,整體維護簡便易行。

(6)解決了當前個別系統(tǒng)部件老化的故障,提高了系統(tǒng)的可靠性。

(7)能與其他的CS1000備件通用,減少備件的儲備量。

(8)升級后橫河的軟件不依附于硬件, CS3000操作站軟件不依附于硬件,所采用的硬件設備為通用設備,備件采辦方便。

(9)系統(tǒng)的維護費用將大大減少,操作更加簡單,維護更加方便。

(10)系統(tǒng)改造后新增了許多功能,增加系統(tǒng)的控制顯示功能。

(11)增加報表和歷史數(shù)據(jù)存儲功能,方便保存和查閱各類數(shù)據(jù)和報表,便于生產(chǎn)管理。

4 結 語

改造于2009年大修進行。自大修升級改造至今,整個DCS控制系統(tǒng)運行正常,系統(tǒng)響應速度、可靠性和穩(wěn)定性都得到了大幅提升。控制站從未出現(xiàn)過故障,卡件通訊正常,8臺操作站運行正常,從未出現(xiàn)死機和通訊不暢等現(xiàn)象,整個系統(tǒng)各項指標運行良好,取得了良好的預期效果。