DCS在苯乙醇加氫裝置中的應用

王潤華

摘 要：DCS（集散控制系統）是現代生產型企業中的關鍵配置。苯乙醇加氫工藝具有高溫、高壓、易燃、易爆的特點，對過程控制系統提出了更高的要求。同時，苯乙醇加氫裝置中的重要裝置全面通過DCS系統進行控制，導致在設計與實施的過程中面臨更大的難度。該文對DCS在苯乙醇加氫裝置中的應用進行了分析，最終形成了滿足工藝要求、操作要求的過程控制系統。

關鍵詞：苯乙醇加氫裝置 DCS系統 項目管理

中圖分類號：TQl23.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0028-01

化工生產具有連續性，這一特點對控制系統的穩定性、可靠性提出了更高的要求。DCS系統設計包括硬件系統設計和應用軟件設計，信號分配是硬件系統設計和應用軟件設計之間的界面，這三個方面的設計內容是緊密相關，缺一不可的，共同為DCS系統的硬件配置和應用軟件組態提供了完整的依據。通過對DCS在苯乙醇加氫裝置中的應用進行研究，對于類似的項目實施與管理具有非常高的參考價值，為未來DCS系統在苯乙醇加氫裝置中的有效運用提供了參考與借鑒。

1 集散控制系統概述

集散控制系統（Distributed Control System，DCS）指的是以微處理器為基礎的工業過程控制系統。經過不斷的發展，集散控制系統已經發展到了第四代，其主要的特點包括分散控制與集中管理兩個方面。集散控制系統具有兩個方面的特點：一方面是信息化。DCS系統不僅能夠對生產過程進行控制，而且能夠提供制造執行系統的大部分功能，實現了信息管理功能的充分發揮。另一方面是集成化。DCS系統的集成化主要包括功能集成與產品集成兩個方面。

DCS的硬件結構主要包括操作站、控制站、輸入輸出卡三個層次，現場的信號通過輸入通道進入到控制站中，進行運算處理之后將結果通過輸出通道對現場設備進行控制。控制站與操作站之間通過信息的交換對現場信號、設備等狀態進行顯示。DCS的軟件結構主要包括系統軟件、應用軟件兩個方面。系統軟件中包含了兩個組成部分，一個是基本軟件包，主要的功能是提供應用軟件組態與操作平臺；另一個是系統軟件定義軟件，主要的功能是對系統規模進行指定。

2 苯乙醇加氫裝置中DCS系統的設計

2.1 DCS系統整體架構

通過需求分析對軟件設備與硬件設備進行合理的選擇，從而形成符合應用需求的DCS系統。1DCS系統設計總體架構如圖1所示：

2.2 硬件系統的設計

在DCS系統的設計過程中要先進行硬件系統的設計，在其完成之后再進行軟件設計。首先，針對用戶的需求進行DCS系統的設備選型與設備配置工作。DCS系統的網絡結構采用冗余的MESH網星形接法，如果其中的一臺或幾臺交換機、光纜等出現故障，其他所有設備的通信并不會受到影響。在DCS系統中，MESH網交換機是其通訊的核心，通過光纖將系統中的工作站與控制站與交換機進行連接。在DCS系統中實現一臺AW70工作站與6臺WP70工作站的配置，分別用作工程師站與操作員站，這些工作站都在主機柜中進行安裝，主機柜在中央機房中進行放置，通過顯示電纜與USB電纜實現主機柜與操作臺上顯示器、鼠標鍵盤的連接。依據DCS系統的監控范圍與信號規模對FCP270控制處理機進行選擇與安裝；依據DCS系統的輸入輸出信號的類型、數量對輸入輸出卡的型號、數量等進行確定。

2.3 信號分配

首先，要對控制處理器的監控范圍進行確定。每對控制處理器中所包含的卡件數都是有限的，并且相同的控制處理器的內部參數調用所占用的控制處理器資源要比控制處理器之間參數相互調用所占用的控制處理器資源低。因此，要對每對控制處理器的控制范圍進行合理的分配，從而提高整個DCS系統的高效性。在控制處理器控制范圍進行確定的過程中，需要考慮的因素包括：用戶需求；在控制處理器容量充足的情況下同一生產單元盡量分配在同一控制處理器下；如果控制單元較小，則可以采用同一個控制處理器；連鎖控制回路的所有信號都應該盡量在同一控制處理器下進行安排。

其次，FBM卡件上的信號分配。控制處理器控制范圍劃定之后，輸入輸出信號的歸屬控制處理器也隨之確定。之后便需要將信號在不同的FBM卡件通道中進行合理分配，同時確定每一個控制處理器下掛的FBM卡件數量與安裝位置。在信號分配的過程中，主要考慮以下幾個方面的因素：信號電纜類型相同，盡量在同一走線槽中進行安排，信號電纜類型不同要盡量避免共用走線槽，避免相互之間出現干擾；信號處于同一區域，要盡量安排在一起；適當地考慮卡件柜的美觀問題。

2.4 應用軟件設計

輸入輸出信號表整理工作介于信號分配工作開始之前至信號分配工作結束之后，明確要進入到DCS系統的信號，從而將其分配到FBM卡件中。輸入輸出信號表中的信息要盡量的全面，從而實現工作效率的提高。輸入輸出信號表對信號進出DCS系統的情況進行了反映，但是并沒有反映信號在操作員節目上如何參與監控、信號與信號之間的關系。因此就需要進行控制策略設計。操作界面包括流程畫面、組畫面、趨勢畫面、操作窗口等，在對其進行設計的過程中主要就是實現操作界面顯示規則的建立，實現指定物料顏色與線型的確定性，實現動態設備狀態顯示的確定。

3 結語

DCS（集散控制系統）是現代生產型企業中的關鍵配置。本文通過對符合用戶要求的DCS系統的構建，在技術與項目管理方面都獲得了非常重要的收獲。在苯加氫裝置過程控制系統的設計過程中，需要進行需求調研工作、系統設計工作與系統實現工作，最終形成能夠為生產提供良好過程控制系統，為苯乙醇加氫裝置的正常生產運行提供了保障，與人工操作相比，從投產后的效果來看，一方面大大的節約了人力成本，降低了工人的勞動強度，提高了系統的安全性能；另一方面由于DCS系統優化了操作性能，縮短了原料反應時間，提高了產品轉化率，從而明顯的降低了產品成本。

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