ABB 800XA DCS系統(tǒng)在加氫裂化裝置的應(yīng)用

張森林

摘 要 本文介紹了ABB新一代800XA擴(kuò)展控制系統(tǒng)在煉油廠加氫裂化裝置DCS系統(tǒng)升級(jí)改造中的應(yīng)用。本次改造將原系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和流程圖順利地從UNIX平臺(tái)移植到Window平臺(tái)，既節(jié)省了大量的調(diào)試時(shí)間，又保證了加氫裂化裝置控制系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡和開(kāi)車。為以后同類產(chǎn)品的升級(jí)提供了寶貴的借鑒。

【關(guān)鍵詞】擴(kuò)展 自動(dòng)化 高可用性 高可靠性 組態(tài)

加氫裂化裝置是煉油廠的核心裝置，具有高壓高溫、易燃易爆的特點(diǎn)，該裝置的DCS原使用的是ABB公司的OS500系統(tǒng)，由于系統(tǒng)老化，故障率逐年上升，一旦出現(xiàn)大的故障，有可能出現(xiàn)著火爆炸或中毒事故，同時(shí)，由于沒(méi)有備件，還有可能造成長(zhǎng)時(shí)間的非計(jì)劃停車，嚴(yán)重威脅著加氫裂化裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行和整個(gè)煉油廠的正常生產(chǎn)。因此，必須進(jìn)行升級(jí)改造。

本次改造，選用的是ABB新一代自動(dòng)化系統(tǒng)800XA（Industrial IT Extended Automation system 800XA），該系統(tǒng)具備靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的可擴(kuò)展性及兼容性；具有完善的現(xiàn)場(chǎng)總線集成、完善的安全集成和完善的電氣集成；過(guò)程控制與維護(hù)操作實(shí)時(shí)無(wú)縫的集成和互動(dòng)；可提供最大化的系統(tǒng)集成和完整的系統(tǒng)生命周期管理。具有TUV的安全認(rèn)證，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和安全保護(hù)的集成。

1 控制系統(tǒng)介紹

加氫裂化裝置原使用的DCS系統(tǒng)為Advant MOD300系統(tǒng)， 它由Advant Controller 460（以下簡(jiǎn)稱AC460）過(guò)程控制器和Advant Station 500操作員站（OS） /工程師站（ES） 歷史站（HS）及DCN通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

新的操作站使用的是ABB公司目前主流的800xA系統(tǒng)，它采用客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）架構(gòu)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信兼容的通信機(jī)制，構(gòu)成如下：1對(duì)冗余AS/CS合并服務(wù)器，1臺(tái)IMS（Information Management Server）應(yīng)用服務(wù)器（即歷史站），5臺(tái)800xA操作員站客戶機(jī)，1臺(tái)AdvaBuild（v3.4）工程師站）；AS/CS服務(wù)器和工程師站既是C/S網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)也是DCN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。

2 本升級(jí)改造方案特性和優(yōu)點(diǎn)

（1）800xA PPA操作站/IM歷史站完全兼容原來(lái)的AS500 OS/HS的功能，并且具有更多更廣泛、更強(qiáng)大的功能特性。

（2）800xA系統(tǒng)采用廣泛通用的MS Windows軟件平臺(tái)和PC硬件平臺(tái)，硬件選擇靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，能方便地獲取技術(shù)支持。

（3）800xA系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信兼容的架構(gòu)，系統(tǒng)規(guī)模具有靈活的伸縮性，從功能完整的單機(jī)系統(tǒng)到具有復(fù)雜功能的大規(guī)模系統(tǒng)，可逐步平滑擴(kuò)展，降低了一次性投資成本，同時(shí)不必犧牲系統(tǒng)的性能和未來(lái)系統(tǒng)的發(fā)展。

（4）800xA系統(tǒng)可靈活定制的工作界面，能夠充分滿足不同的應(yīng)用需求和操作權(quán)限約束，確保快捷、方便、安全地訪問(wèn)其所關(guān)注的關(guān)鍵信息，并最大限度的降低可能的誤操作。

（5）800xA系統(tǒng)借助直觀靈活的操作導(dǎo)航功能，可實(shí)現(xiàn)快速地信息瀏覽。

（6）800xA系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成功能，使相關(guān)人員可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取大量關(guān)聯(lián)信息，從而能基于充分的信息實(shí)現(xiàn)快速?zèng)Q策和行動(dòng)。

（7）800xA系統(tǒng)完善的操作功能，確保實(shí)現(xiàn)全面可靠的控制功能。

（8）替換下來(lái)的AS500 OS/HS/ES站可用作其它未改造的MOD300 DCS系統(tǒng)的備品，從而緩解AS500站的備件缺乏問(wèn)題。

3 升級(jí)中遇到的問(wèn)題

3.1 首先是數(shù)據(jù)庫(kù)的移植

以前的數(shù)據(jù)庫(kù)是UNIX操作系統(tǒng)的，而改造后的數(shù)據(jù)庫(kù)要運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)中，這之間就存在一個(gè)移植過(guò)程，而移植結(jié)果的好壞直接影響到系統(tǒng)升級(jí)后是否可以正常運(yùn)行。工程人員經(jīng)過(guò)查資料，模擬移植、實(shí)際移植測(cè)試等過(guò)程，終于成功將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)由UNIX系統(tǒng)移植到Windows系統(tǒng)下，并編譯、安裝到控制器中。

3.2 其次是系統(tǒng)流程圖的移植

800xA系統(tǒng)沒(méi)有提供由UNIX系統(tǒng)升級(jí)到Windows 系統(tǒng)后的標(biāo)準(zhǔn)圖形轉(zhuǎn)換工具。然而若重畫(huà)所有流程圖不僅需要大量的時(shí)間和人力，而且會(huì)降低新圖和原圖的匹配度，這樣就會(huì)影響系統(tǒng)的可操作性。工程人員為此進(jìn)行了周密的試驗(yàn)，并作出一個(gè)圖素，可以把絕大部分圖形轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，尤其是可以把動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，這不僅保持了新舊系統(tǒng)的一致性，還能保持系統(tǒng)的一部分操作習(xí)慣。

4 系統(tǒng)升級(jí)的特色

（1）本次DCS系統(tǒng)升級(jí)是由ABB MOD-300系統(tǒng)升級(jí)為ABB 800xA系統(tǒng)，可以說(shuō)是兩種完全不一樣的DCS系統(tǒng)。因此本次系統(tǒng)升級(jí)具有代表性，可以為以后此類或類似升級(jí)提供經(jīng)驗(yàn)。

（2）MOD-300系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)基于令牌傳輸，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是控制網(wǎng)絡(luò)上的操作站節(jié)點(diǎn)可單獨(dú)和控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊；其優(yōu)點(diǎn)在于各個(gè)操作員節(jié)點(diǎn)和控制器的通訊不受其它節(jié)點(diǎn)的影響，只要有一臺(tái)操作員節(jié)點(diǎn)正常，就可進(jìn)行工藝的監(jiān)控；其缺點(diǎn)在于系統(tǒng)組態(tài)比較繁瑣，比如修改畫(huà)面上的閥位顯示位數(shù)這么一點(diǎn)小小的改動(dòng)，就需要將所有的操作員節(jié)點(diǎn)全部修改一遍。800xA系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)為Server-Client類型和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兼容的通信方式，Server-Client類型的特點(diǎn)是控制器節(jié)點(diǎn)先和Server節(jié)點(diǎn)通訊，各個(gè)操作員節(jié)點(diǎn)再和Server進(jìn)行通訊。它是目前各個(gè)DCS廠家主流的通訊網(wǎng)絡(luò)。它沒(méi)有明顯的缺點(diǎn)。相對(duì)于MOD-300的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，800xA系統(tǒng)的Server很重要。因此本系統(tǒng)的Server均是雙冗余的，機(jī)型也是選用相對(duì)較好的DELL或HP服務(wù)器。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是組態(tài)很方便、靈活、通用，組態(tài)修改相對(duì)應(yīng)MOD-300系統(tǒng)只需在Server上進(jìn)行修改，所有的操作員站均自動(dòng)更新。另外，每個(gè)控制器可連接進(jìn)DCN網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)設(shè)定后，操作員站和工程師站可直接和控制器通信。

（3）800xA系統(tǒng)是ABB公司目前主流的控制系統(tǒng)，它可應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，針對(duì)不同行業(yè)的工藝特點(diǎn)均有相應(yīng)的控制庫(kù)，其控制理念是所有的DCS系統(tǒng)控制器，包括第三方的控制器，均可通過(guò)800xA系統(tǒng)的擴(kuò)展功能進(jìn)行整合，并通過(guò)800xA系統(tǒng)的操作站進(jìn)行集中監(jiān)控。

（4）800xA系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性。除了對(duì)第三方控制器、PLC等硬件設(shè)備的兼容，使用該系統(tǒng)可很方便的實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)管理、工廠信息管理、現(xiàn)場(chǎng)儀表管理、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控、安全儀表功能、批量管理、先進(jìn)控制等功能。同時(shí)800xA系統(tǒng)對(duì)于外部網(wǎng)絡(luò)以及ERP商務(wù)系統(tǒng)的連接都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)接口，很好的適應(yīng)了工廠的信息及管理現(xiàn)代化需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后，加氫裂化系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，不僅完全實(shí)現(xiàn)了原系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，還對(duì)部分程序進(jìn)行了優(yōu)化，新系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)功能大大增強(qiáng)，保證了加氫裂化裝置控制系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡和開(kāi)車。為以后同類產(chǎn)品的升級(jí)提供了寶貴借鑒。

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