張 棟，祁曉紅

（烏魯木齊石化公司 煉油廠， 烏魯木齊 830019）

0 引言

儀表自控率是生產(chǎn)裝置自動(dòng)化水平的具體體現(xiàn)，儀表自控率越高，越能反映出該裝置生產(chǎn)效率高、能耗小、創(chuàng)效能力強(qiáng)，那么如何判斷一個(gè)裝置自動(dòng)化程度的高低呢？通常用儀表自控率來(lái)衡量。烏石化煉油廠共有13個(gè)車間37套裝置，采用的DCS系統(tǒng)有霍尼韋爾PKS、橫河CS3000、FOXBORO的IA等不同的控制系統(tǒng)。統(tǒng)計(jì)裝置儀表自控率，傳統(tǒng)上都是人為手動(dòng)數(shù)出每套裝置控制回路，利用公式手動(dòng)算出自動(dòng)控制率，統(tǒng)計(jì)工作量大且效率低；并且在不同的工況下，控制回路的手自動(dòng)狀態(tài)時(shí)隨時(shí)可能變化的，用這種方式統(tǒng)計(jì)出的自控率并不是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的值，不便于企業(yè)管理。

從生產(chǎn)管理需求來(lái)說(shuō)，需要對(duì)裝置的自控率指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督、指導(dǎo)和考核。為此需要一個(gè)能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析裝置自控率情況的監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)自控率數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，完成裝置自控率統(tǒng)計(jì)分析，提高管理效率。

1 傳統(tǒng)自控率統(tǒng)計(jì)方法

儀表自控率就是實(shí)際投用自控回路數(shù)與在用自控回路數(shù)的比值。它的計(jì)算公式是：

這個(gè)計(jì)算公式雖然不復(fù)雜，“總控制回路數(shù)”和“因裝置或設(shè)備停用的自控回路數(shù)”在一段時(shí)間內(nèi)是不變的，但投用控制回路隨著裝置工況的變化、操作人員的操作手法及習(xí)慣的不同是隨時(shí)改變的，傳統(tǒng)采用手工計(jì)算統(tǒng)計(jì)出裝置實(shí)時(shí)“投用控制回路數(shù)”，然后計(jì)算出自控率。人工統(tǒng)計(jì)全廠13套裝置控制儀表投用回路數(shù)需要花費(fèi)3個(gè)人一天的時(shí)間，耗時(shí)耗力，而且人工方法統(tǒng)計(jì)出來(lái)的數(shù)據(jù)由于它不具備實(shí)時(shí)性而缺乏一定的準(zhǔn)確性，比如一個(gè)控制回路統(tǒng)計(jì)的時(shí)候在自控位置，一兩秒鐘以后可能因工藝或設(shè)備原因打到手動(dòng)位置，而統(tǒng)計(jì)者還是按自動(dòng)來(lái)統(tǒng)計(jì)的。因此人工統(tǒng)計(jì)出來(lái)的“投用控制回路數(shù)”只是一段時(shí)間內(nèi)的基本情況，并不是準(zhǔn)確值，這種現(xiàn)狀給企業(yè)的日常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理帶來(lái)諸多不便。

2 DCS報(bào)表功能

DCS控制系統(tǒng)發(fā)展的今天，各大廠家的DCS控制系統(tǒng)均采用簡(jiǎn)潔、方便的控制功能塊方式進(jìn)行參數(shù)控制組態(tài)，這種智能化的組態(tài)方式不但省時(shí)省力，而且種類繁多的控制控能塊的確也能夠滿足常規(guī)儀表控制的需求，但是各大DCS系統(tǒng)中軟件中均沒(méi)有可以實(shí)現(xiàn)PID手自動(dòng)模式統(tǒng)計(jì)的模塊，也恰恰受功能塊的制約，DCS系統(tǒng)給客戶自行編寫(xiě)程序的空間太小，所以在DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儀表自控率統(tǒng)計(jì)其難度是非常大的，而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)很繁瑣。

DCS報(bào)表功能是應(yīng)用Microsoft Excel表格形式，采集來(lái)自控制器或操作站的各種類型的數(shù)據(jù)，并且以報(bào)告的形式打印輸出,主要是方便工藝操作管理。報(bào)表中的數(shù)據(jù)可以是瞬時(shí)過(guò)程值、處理過(guò)的數(shù)據(jù)、批量數(shù)據(jù)、位號(hào)信息等。因此利用報(bào)表來(lái)實(shí)現(xiàn)自控率的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

烏石化煉油廠各DCS系統(tǒng)均裝有報(bào)表功能，因此在報(bào)表中實(shí)現(xiàn)儀表自控率的統(tǒng)計(jì)是不需要追加任何費(fèi)用的。Excel表格最大的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算，所以如果利用報(bào)表的以上功能來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表自控率的統(tǒng)計(jì)，難度不大，而且容易操作。

3 DCS系統(tǒng)報(bào)表中自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的實(shí)施

在DCS報(bào)表中實(shí)現(xiàn)自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，首先要將調(diào)節(jié)器的控制模式（儀表位號(hào).MODE）添加到歷史庫(kù)中，然后在Excel報(bào)表中引入（儀表位號(hào).MODE）作為一個(gè)變量，該變量有手動(dòng)、自動(dòng)兩種狀態(tài)。報(bào)表生成以后這個(gè)變量顯示為“1/0”或者“ON/OFF”，不同的DCS系統(tǒng)有不同的顯示方法，“1”和“ON”表示自動(dòng)，“0”和“OFF”表示手動(dòng)。再使用Excel加法運(yùn)算直接計(jì)算出處于自動(dòng)狀態(tài)的儀表回路數(shù)，進(jìn)而很容易計(jì)算出裝置儀表自動(dòng)率。以下以《120萬(wàn)噸延遲焦化儀表自控率統(tǒng)計(jì)》為例，將如何利用I/A Series報(bào)表軟件（Report Package）實(shí)現(xiàn)儀表自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行介紹。

由于I/A Series系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存放于工程師站內(nèi)，因此所有操作必須在該工程師站上完成，做報(bào)表前必須將所有控制回路的手自動(dòng)模式TAG.MA參數(shù)添加到歷史庫(kù)。

3.1 創(chuàng)建ODBC Data Sources（數(shù)據(jù)源）

通過(guò)加載AIM*Historian的ODBC Drive后，AIM*Setup程序會(huì)自動(dòng)設(shè)定AIM*Historian為User Data Source Name（DSN：用戶數(shù)據(jù)源名），這樣單個(gè)用戶就可以選擇DSN來(lái)連接DCS系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖1路徑及圖2創(chuàng)建圖示。

圖1 創(chuàng)建路徑Fig.1 Creating a path

圖2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)源圖Fig.2 Creating a data source

3.2 設(shè)置報(bào)表格式

根據(jù)儀表自控率統(tǒng)計(jì)統(tǒng)一模版，設(shè)置好報(bào)表的格式，并將該模版放置在C: pt_pkg eport目錄下，必須是.xlt文件。

3.3 組態(tài)報(bào)表

打開(kāi)I/A Report Package軟件程序。鏈接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)源，使用I/A Series Report Package Alias Configurator來(lái)定義歷史庫(kù)別名，并選擇之前定義的數(shù)據(jù)源，使報(bào)表程序能調(diào)用歷史庫(kù)中的數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3 連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)源Fig.3 Connect the corresponding database source

打開(kāi)之前建立的報(bào)表模版，將儀表位號(hào)（TAG）與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，如圖4所示，調(diào)節(jié)器模式為T(mén)AG.MA，調(diào)節(jié)器輸出為T(mén)AG.OUT，添加完成后保存?？刂苹芈肥亲詣?dòng)狀態(tài)，則TAG.MA值為1，手動(dòng)為示0。然后在Excel表格中將所有TAG.MA相加就是投用控制回路數(shù)，再做一個(gè)自控率公式就很容易的計(jì)算出裝置儀表自控率。

圖4 關(guān)聯(lián)相關(guān)數(shù)據(jù)Fig. 4 Associate related data

圖5 生成后的自控率報(bào)表Fig.5 Generating controlled rate report

3.4 設(shè)置自動(dòng)生成功能

將組態(tài)好的報(bào)表保存在相應(yīng)目錄下，利用自動(dòng)生成軟件，按上面步驟添加完成后就會(huì)在默認(rèn)的路徑（C: pt_pkg eports）下生成.rep文件，再將這個(gè)文件運(yùn)行就會(huì)在C: pt_pkg eports_reportsdaily目錄下生成當(dāng)前的.xls報(bào)表。日常管理中可在DCS工程師站每天或每周生成一個(gè)自控率報(bào)表，能夠一目了然的反映每個(gè)PID控制回路實(shí)時(shí)的手自動(dòng)狀態(tài)，和裝置的儀表自控率，生成的自控率報(bào)表如圖5所示。

經(jīng)過(guò)120萬(wàn)噸延遲焦化儀表自控率統(tǒng)運(yùn)行一年的實(shí)踐證明,該自動(dòng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表具有客觀性、準(zhǔn)確性,排除了人工統(tǒng)計(jì)的人為干擾因素, 滿足了日常數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理,為生產(chǎn)管理者提供了準(zhǔn)確的參考依據(jù)使用相同方法。采用該方法，成功地在橫河CS3000系統(tǒng)、霍尼韋爾PKS系統(tǒng)中也利用報(bào)表實(shí)現(xiàn)了儀表自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，而且霍尼韋爾PKS系統(tǒng)報(bào)表中儀表參數(shù)是實(shí)時(shí)的，不需要設(shè)定時(shí)間，報(bào)表隨時(shí)打開(kāi)隨時(shí)更新，使用更方便。

4 結(jié)論

利用DCS報(bào)表統(tǒng)計(jì)儀表自控率的同時(shí)，也在報(bào)表中將控制回路的輸入值、調(diào)節(jié)閥輸出值以及系統(tǒng)給定值列入其中，這樣更能方便的判斷出控制回路未投自動(dòng)的原因，也可以將所有在30%以下開(kāi)度工作的控制閥進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（在小開(kāi)度下工作不符合控制閥的流量特性，對(duì)閥芯閥座腐蝕嚴(yán)重，減少控制閥的使用壽命），聯(lián)系工藝調(diào)查原因，方便對(duì)儀表設(shè)備的管理。

烏石化煉油廠為了提高儀表控制率，加強(qiáng)了對(duì)儀表自控投用情況的檢查和考核，對(duì)每個(gè)車間上報(bào)的數(shù)據(jù)都實(shí)地落實(shí)。儀表自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，使得管理者能夠很直觀的檢查上報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，對(duì)于弄虛作假的現(xiàn)象加以考核，從某種程度上它也促使了儀表控制率的提升。重要的是儀表自控率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，便于對(duì)裝置的自控率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和對(duì)控制閥的開(kāi)度和狀態(tài)的監(jiān)控，裝置運(yùn)行可靠性得到了很大提升。同時(shí)，利用DCS報(bào)表實(shí)現(xiàn)儀表自控率的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)也存在一定的局限性，那就是必須到操作站或者工程師站去查看，不能通過(guò)局域網(wǎng)上傳到網(wǎng)絡(luò)，因此它只適用于車間級(jí)管理，不便于廠級(jí)以上更高層的管理。

[1]北京康吉森過(guò)程控制技術(shù)有限公司. I/A series 系統(tǒng)使用手冊(cè)[Z].

[2]王錦標(biāo).淺談石化企業(yè)DCS/FCS的應(yīng)用和發(fā)展[J].中國(guó)化工信息網(wǎng)石化自動(dòng)化，2007.

[3]高娟，王世榮.化工儀表與自動(dòng)控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013，2.