韓冬 韓瑤 馬倬

摘要：介紹了冀東油田油氣油氣處理廠新建25萬方天然氣處理裝置和150萬噸原油穩(wěn)定裝置的基本流程以及DCS在油氣處理裝置中的應(yīng)用，著重介紹了新廠采用的Foxboro公司生產(chǎn)的I/A S CP270FT DCS監(jiān)控系統(tǒng)軟件的軟、硬件配置及部分組態(tài)應(yīng)用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：DCS；I/A組態(tài)應(yīng)用； 分子篩時(shí)序控制；

中圖分類號(hào): TP29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1、引言

DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM 中文全稱為集散型控制系統(tǒng)。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險(xiǎn)性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動(dòng)化高技術(shù)產(chǎn)品。實(shí)際上，現(xiàn)在的DCS都包容了過程控制、邏輯控制和批處理控制，實(shí)現(xiàn)了混合控制。適應(yīng)了用戶的真正控制需求。

我們采用的是上海Foxboro公司生產(chǎn)的I/A S 8.0 DCS控制系統(tǒng)及相應(yīng)的硬件。

2、系統(tǒng)配置

2.1、硬件

整個(gè)系統(tǒng)由1個(gè)工程師站（AW7001），2個(gè)操作員站（WP7002和WP7003），一對(duì)容錯(cuò)的控制器（CP270FT），2臺(tái)Switch（SW001A/B）及各類模塊組成，網(wǎng)絡(luò)連接方式為光纖連接。

I/A Series系統(tǒng)處理機(jī)組件通過節(jié)點(diǎn)總線(Nodbus)相互聯(lián)接,形成過程管理和控制節(jié)點(diǎn)。提供高速、冗余、點(diǎn)到點(diǎn)的通訊, 從而具有優(yōu)異的性能和安全性。

2.2軟件

工程師站和操作員站采用WindowsXP SP3操作平臺(tái)，安裝有Foxboro的I/A 8.5、FoxDraw、系統(tǒng)組態(tài)軟件 (System Configurator)、歷史趨勢(shì)軟件 (Historian Software，500)、報(bào)表管理軟件 (Report Packager)、系統(tǒng)監(jiān)視軟件 (System Monitor)、設(shè)備監(jiān)視軟件 (Device Monitor)等。

3、組態(tài)應(yīng)用特點(diǎn)

Foxboro公司的I/A系列控制器，具有對(duì)連續(xù)控制、順序控制和梯形邏輯控制組態(tài)的功能，各種控制和運(yùn)算模塊非常豐富，主要包括以下幾種控制功能。

3.1 I/ADCS系統(tǒng)支持在線編程維護(hù)功能；

系統(tǒng)運(yùn)行中如當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)某工藝發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)對(duì)這一塊控制程序需要更改，而又要求不影響系統(tǒng)整體正常運(yùn)行。工程師只需要對(duì)相關(guān)的工藝點(diǎn)進(jìn)行編程，然后確認(rèn)。系統(tǒng)會(huì)在無擾動(dòng)情況下執(zhí)行新程序。在本項(xiàng)目的部分體現(xiàn)如下：

原穩(wěn)系統(tǒng)運(yùn)行后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝決定增加了兩個(gè)需要PID調(diào)節(jié)的控制閥。在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，I/A的CIO組態(tài)中加入了兩個(gè)PID功能塊，然后確定，設(shè)定參數(shù)，這兩個(gè)閥門即開始運(yùn)行。沒有對(duì)天然氣處理系統(tǒng)及原穩(wěn)其它系統(tǒng)造成任何影響，改造用時(shí)不足半小時(shí)。

3.2 I/ADCS系統(tǒng)支持硬件熱插拔和模塊在線添加的功能；

在系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)，經(jīng)常需要添加模塊，或在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)需要對(duì)模塊進(jìn)行帶電插拔。DCS系統(tǒng)的熱備功能是DCS系統(tǒng)區(qū)別PLC的又一個(gè)特征。因?yàn)镈CS系統(tǒng)是針對(duì)大系統(tǒng)和復(fù)雜工藝設(shè)計(jì)的，所以特別關(guān)注與安全及維護(hù)的重要性。在本系統(tǒng)體現(xiàn)如下：

在調(diào)試系統(tǒng)過程中，有兩塊模塊因現(xiàn)場(chǎng)原因發(fā)生故障，所以緊急采購(gòu)了兩塊同類型的模塊，但新采購(gòu)的模塊到貨時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行正常，在更換模塊時(shí)系統(tǒng)沒有任何震蕩，證明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 I/ADCS系統(tǒng)具有智能自檢測(cè)的能力；

DCS系統(tǒng)是一體化的系統(tǒng)，它對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分都進(jìn)行有效的檢測(cè)，維護(hù)人員可以通過系統(tǒng)的報(bào)警提示，準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的故障。保證系統(tǒng)故障快速判斷與解決，有效保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

HMI和下位機(jī)系統(tǒng)一體化，這樣保證了系統(tǒng)上下位機(jī)開發(fā)和維護(hù)時(shí)一體化，開發(fā)過程中遵循所見即所得功能，保證維護(hù)時(shí)間縮短，同時(shí)軟件支持工程師功能，維護(hù)工程師更加方便安全的觀察系統(tǒng)及程序的運(yùn)行情況。

3.4 I/ADCS系統(tǒng)的時(shí)序控制和程控控制；

分子篩和干燥器是天然氣處理中必不可少的一個(gè)關(guān)鍵工藝，在實(shí)施控制組態(tài)時(shí)，利用了TIM定時(shí)器和CALC計(jì)算塊等模塊完成了控制要求。同時(shí)又加入了一些工藝條件判斷，既要有程序自動(dòng)運(yùn)行方式，又要有故障報(bào)警和切換至手動(dòng)步進(jìn)控制方式。

3.5 I/ADCS系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯控制；

常規(guī)的DCS只將一些常規(guī)的一表測(cè)量回路、控制回路做在里邊，而將復(fù)雜的聯(lián)鎖邏輯控制單獨(dú)成為一個(gè)系統(tǒng)，用PLC和ESD來實(shí)現(xiàn)其功能，其目的是為了獲得較高的可靠性和較小的DCS負(fù)荷。但是這樣就使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、投資較大、維護(hù)不便；我們的做法是依靠I/A S系統(tǒng)先進(jìn)的性能，在DCS內(nèi)部完全實(shí)現(xiàn)其全部功能，其優(yōu)點(diǎn)是不言自明的。

3.6 I/ADCS系統(tǒng)的CP啟動(dòng)時(shí)PID控制閥位保持

實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于某些原因造成CP的停止，不論是正常停止還是非正常停止，當(dāng)CP重新啟動(dòng)時(shí)由于PID模塊初始化，PID的輸出值即調(diào)節(jié)閥的位置會(huì)被置成Checkpoint時(shí)的值，在線控制時(shí)，可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來波動(dòng)。

通過以下操作可以使PID控制閥位保持不變。

PID模塊參數(shù)設(shè)置

INITMA：1 ； 由于初始模塊的動(dòng)作須在自動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行。

SPTROP：1 ； 手動(dòng)設(shè)定值跟蹤。

其余，按常規(guī)。

對(duì)于有些PID模塊要求在CP啟動(dòng)時(shí)置為手動(dòng)，可以增設(shè)下列控制組態(tài)。 以一個(gè)CP為例，在CIO的最前面建立名為INIT的Compound，在Compound中，建立三個(gè)Block，依此名稱和類型為PID、AOUT和CALC。

以上三個(gè)BLOCK 的建立，是為了在CP激活后的第2秒后產(chǎn)生一個(gè)寬度為1秒的脈沖。用于將PID置為手動(dòng)。（也可以用其他方法。） 此時(shí)，需設(shè)置手動(dòng)的PID的MANSW應(yīng)設(shè)置為，INIT:CALC.BO01.而CALC Block中RI02和RI03的設(shè)置，為在線調(diào)試方便。

4、結(jié)束語

Foxboro公司的I/A S CP270FT DCS較為先進(jìn)的容錯(cuò)技術(shù)；靈活多變簡(jiǎn)單易行的組態(tài)方法和過硬的硬件配置，使得它在DCS領(lǐng)域占有了應(yīng)有的位置，為重要的工程提供了可靠的控制保證。它是冀東油田在自動(dòng)化控制領(lǐng)域里的第一次使用的DCS控制系統(tǒng)。它的使用成功，為我油田下一步大規(guī)模的勘探開發(fā)建設(shè)作了一個(gè)很好的探索，為油田的自動(dòng)化建設(shè)提供了很好的范例。

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