埕海油田DCS系統應用分析

王海亭（大港油田灘海開發公司，天津大港 300280）

埕海油田DCS系統應用分析

王海亭（大港油田灘海開發公司，天津大港 300280）

灘海開發公司主要生產區域分布在埕海油田，埕海油田油氣開采區域主要分布在淺海，淺海開采面積小、難度大的特點，直接決定著生產區域具有高安全可靠性和高自動化控制水平。目前埕海油田已經具備較高的自動化控制水平，不僅從成撬裝置到整個過程控制系統都有廣泛應用著PLC控制系統，并且在多功能站點采用DCS系統進行集中控制。本文從自動控制系統的基礎知識、DCS系統基礎知識、維護保養以及埕海油田現場應用實例等方面展開研究。

自動控制；DCS系統；埕海油田維護；故障處理

1 自動控制系統的基礎知識

目前，自動化控制系統已經貫穿于在石油化工生產過程的每一個環節，自控系統相關的技術人員為了更好地掌控現場，需要對自動控制的基礎知識進行掌握，以下從自動控制系統的控制形式、管路及儀表圖等方面進行介紹。

1.1 自動控制系統控制形式

自動控制系統有兩種最基本的控制形式：開環控制和閉環控制。

開環控制是一種最簡單的控制方式，其特點是：在控制器與被控對象之間只有順向控制作用而沒有反向聯系，即控制是單方向進行的，系統的輸出量對控制作用沒有影響，控制作用直接由系統的輸入量經控制器產生。在開環控制系統中，對于每一個參考輸入量，就有一個與之相對應控制作用和相應的工作狀態及輸出量。開環控制系統的缺點是：系統的控制精度取決于組成系統的元器件的精度和特性調整的精度，因此對于元器件的要求比較高。開環控制系統示意圖如圖1所示。

圖1 ：開環控制系統示意圖

閉環控制系統較為復雜，其特點是：在控制器和被控對象之間，不僅存在著順向控制作用，而且存在著反向作用，即控制系統的輸出量對控制作用有直接影響。閉環控制能夠檢測出輸出量并將其送回到系統的輸入端，與輸入量進行比較，從而產生偏差信號，偏差信號作用于控制器上，使系統的輸出量向著趨向于期望輸出量而減少誤差的方向變化。閉環控制實質就是利用系統的輸出對控制器的作用來減少系統的偏差，從而提高系統控制精度。閉環控制系統示意圖如圖2所示。

圖2 ：閉環控制系統示意圖

1.2 管線及儀表圖（P&ID圖）

P&ID圖是用線條、圓形和球形為基礎的符號將平臺上各設備橇塊內的配管及儀表布局和外部接口進行綜合描述，P&ID圖中既表明了物料的流向又標明了所用現場儀表的類型、設點、安裝位置及儀表的外接口情況。

（1）管路及儀表圖對儀表管路、氣動管路、液動管路以及電路所做的標記如圖3所示；

圖3 ：管路標記

（2）各類儀表的位置標記符號如圖4所示；

圖4 ：儀表的位置標記符號

與油氣生產的管路及儀表圖有關的常用符號如控制閥、減壓閥等如圖5所示。在儀表回路中，操作標志的第一個字母應根據該回路所測變量來選擇。如P代表壓力、T代表溫度、F代表流量、L代表液面。

圖5 ：工藝管路及儀表圖常用符號

2 集散控制系統（DCS）

DCS(Distributed control systems)：集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。

2.1 DCS系統功能

①順序/控制、邏輯、定時、記數；②模擬控制功能，PID；③算術運算；④信息處理、計算機接口；⑤歷史趨勢、報警記錄；⑥人機接口、數據庫等。

2.2 DCS系統特點

①高可靠性；②開放性；③靈活性；④操作便捷；⑤易于維護

3 DCS系統日常維護及故障排查

3.1 日常維護

①預備易損件的備品：鼠標、鍵盤等。②定期更換CP硬盤或預備硬盤備件，以確保硬盤出現故障能及時更換。③每年最少對CP、控制機柜吹掃一次。④定期對機柜卡件接線情況進行檢查、對IO卡件指示燈狀態進行檢查。⑤每月對每個CP站做一個全硬盤備份，每次修改組態后必須對工程師站做全硬盤備份。

3.2 系統故障處理

3.2.1 操作站死機或藍屏

故障現象：長時間操作站實時監控畫面數據不刷新或藍屏，不能控制系統和設備運行，按各種鍵均沒有反應、其他操作站運行和監控正常等。

處理步驟：

首先，將該計算機的相關運行監控操作改到其他的計算機進行，直到該計算機恢復控制。

接著，強行將故障CP站重新啟動，并啟動DCS實時監控系統，重啟正常則投入正常使用。

若重啟CP站不能迅速恢復中控控制，則應及時對硬盤、顯卡等部件進行檢查，檢查到故障部件及時更換，若現場檢測不到問題點，則需更換備用CP，并于FOXBORO廠家溝通對故障CP進行檢測。

3.1.2 某控制點數據無假數

故障現象：某控制點數據為負值或假數。

首先找出故障點對應的位號，從對應機柜相應卡件的對應點進行檢查，若卡件接線松動或虛接，及時緊固接線，恢復生產數據。

若機柜卡件、現場儀表（閥門）均正常工作且接線沒有問題，則需要儀表（閥門）與機柜卡件之間電纜的通斷情況進行檢查。

4 實例分析

埕海1-1人工島自控系統工程師站藍屏故障處理

2014年1月24日18點半左右，埕海1-1人工島工程師站突然藍屏，現場值班人員迅速和技術人員取得聯系。在技術人員與值班人員電話溝通處理無果的情況下，技術人員第一時間到現場進行故障處理?，F場處理前首先確保兩臺操作員站工作正常，然后對工程師站進行分析處理后（設置修改、內存條更換等簡單處理），排除內存條故障，初步判斷為工程師站硬盤等硬件故障，計劃用備用硬盤更換故障機自身硬盤。

發現問題到處理問題總共不到12小時，其中還包括漲潮封路的時間和后半夜休息時間。此次故障若備品備件不足或全硬盤備份不及時都將會導致工程師站不能及時恢復。

5 結語

DCS系統目前廣泛地使用在諸多生產現場，并且深入到生產現場的每一個環節。DCS系統使用大大降低了員工的勞動強度，但是若維護不到位將會給擾亂生產秩序，甚至導致停產。因此在生產過程中要想用好DCS系統，不僅要會用，還要定期對其做好維護保養，同時也要對重要備件做好儲存。

[1]竇曰軒；自動控制原理；北京.機械工業出版社；2006年.

王海亭（1980-）,女，工程師，灘海自動化信息室主任，畢業于鄭州輕工業學院機械設計制造及其自動化專業，現負責灘海開發公司工藝研究所自動化信息室全面工作。