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        霍尼韋爾DCS系統(tǒng)在LNG船上的應(yīng)用

        2016-12-31 00:00:00高鵬
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年16期

        摘 要:Experion PKS(Process Knowledge System)系統(tǒng)是Honeywell公司推出的新一代DCS控制系統(tǒng),針對(duì)LNG船的工況提出了完整的解決方案,以EPKS系統(tǒng)為控制中心,獨(dú)立的安全網(wǎng)與控制網(wǎng),對(duì)不同的通訊接口都提出了具體的配置方案。

        關(guān)鍵詞:過(guò)程知識(shí)系統(tǒng);容錯(cuò)以太網(wǎng);安全網(wǎng)

        LNG(Liquefied Natural Gas)船是在零下163攝氏度低溫下運(yùn)輸液化氣的專用船舶,從碼頭接收液化天然氣,輸送到船上的低溫儲(chǔ)罐中,經(jīng)過(guò)再氣化的處理,最終經(jīng)管道輸送給有需求的用戶?;裟犴f爾DCS系統(tǒng)則是整個(gè)LNG船進(jìn)行天然氣接收、儲(chǔ)存、再氣化、輸送的自動(dòng)化控制的核心和基礎(chǔ)。

        1 霍尼韋爾PKS系統(tǒng)

        該系統(tǒng)將人員與過(guò)程控制、經(jīng)營(yíng)和資產(chǎn)管理融合在一起。Experion PKS為用戶提供了遠(yuǎn)高于集散控制系統(tǒng)的能力,包括嵌入式的決策支持和診斷技術(shù),為決策者提供所需信息;安全組件保證系統(tǒng)安全環(huán)境獨(dú)立于主控系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。EPKS系統(tǒng)采用冗余服務(wù)器結(jié)構(gòu),具有以下特點(diǎn):

        (1)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù):一次輸入控制處理器與監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器所需信息,無(wú)需多次對(duì)不同層次的數(shù)據(jù)庫(kù)分別組態(tài)。

        (2)Honeywell HMIWeb技術(shù):HMIWeb技術(shù)是基于Web結(jié)構(gòu)的人機(jī)界面,可以集成過(guò)程控制數(shù)據(jù)和商業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)。HMIWeb以HTML(超文本鏈接標(biāo)示語(yǔ)言)為顯示畫面的基本格式,提供IE瀏覽器訪問(wèn)過(guò)程畫面的功能。

        (3)全局在線文檔:幫助用戶快速訪問(wèn)存有系統(tǒng)資料信息的

        Knowledge Builder,它是HTML的文檔資料,為用戶提供在線幫助和在線技術(shù)支持,避免了用戶在各處查找大量資料的不便。

        (4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù):采用客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu),正常情況下由服務(wù)器為客戶機(jī)提供所需要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),服務(wù)器故障情況下,某些客戶機(jī)可直接從控制器讀取所需要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

        (5)先進(jìn)的系統(tǒng)框架:包括完整的基礎(chǔ)架構(gòu),報(bào)警/事件管理子系統(tǒng),便于組態(tài)的報(bào)表子系統(tǒng),擴(kuò)展的歷史數(shù)據(jù)采集以及多種類型的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)趨勢(shì)等。

        (6)良好的開(kāi)放性:支持最先進(jìn)的開(kāi)放技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),包括

        ODBC、AdvanceDDE、Visual Basic、OPC(OLE for Process Control)等,使系統(tǒng)開(kāi)放通訊的實(shí)施極為方便。

        (7)嚴(yán)格的安全性:多種渠道保證系統(tǒng)的安全性。

        (8)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(FDM):設(shè)備集成技術(shù)存在兩種:電子設(shè)備描述語(yǔ)言EDDL和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工具/設(shè)備類型管理器FDT/DTM[1]。Honey

        well的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理器(FDM)可以同時(shí)管理通過(guò)HART I/O或 HART硬件多路分離器上傳的HART信息,同時(shí)可以連接EDDL與FDT/DTM智能儀表設(shè)備的HART信息,方便快捷的對(duì)HART設(shè)備進(jìn)行管理控制,如壓力變送器、流量計(jì)及溫度儀表等。

        2 LNG船工況簡(jiǎn)述

        2.1 簡(jiǎn)述

        陸地與LNG船、船與船之間均有天然氣管線接口,用于天然氣的輸送,船用系統(tǒng)具有監(jiān)視和控制工藝流程的功能,一旦出現(xiàn)緊急事件和報(bào)警,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)或人工手動(dòng)切斷管線輸送,關(guān)閉相應(yīng)閥門,同時(shí)發(fā)送相應(yīng)報(bào)警到中控、陸地或其他相關(guān)區(qū)域。船內(nèi)系統(tǒng)分布眾多,中控系統(tǒng)主要設(shè)置在CCIOR(船體控制室)/MCR(機(jī)械控制室)/CCR(中心控制室)三個(gè)不同的區(qū)域。船內(nèi)設(shè)置有衛(wèi)星通訊系統(tǒng),用于和陸地及船只之間的信息交流。

        2.2 系統(tǒng)主要功能與需求

        (1)系統(tǒng)的安全網(wǎng)與控制網(wǎng)要求獨(dú)立設(shè)計(jì)。

        (2)CCR(中控室)需要配備大屏顯示主工藝流程,同時(shí)配備相應(yīng)的操作站方便操作員監(jiān)控,配置CCTV系統(tǒng)客戶機(jī)用于監(jiān)視全船運(yùn)行狀態(tài)。

        (3)CCR(中控室)與CCIOR(船體控制室)之間通訊采用光纖通訊,均配置網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng),加裝交換機(jī)。

        (4)MCR(機(jī)械室)與CCIOR(船體控制室)之間通訊采用以太網(wǎng)通訊。

        (5)眾多需要中控系統(tǒng)進(jìn)行信息采集和監(jiān)視第三方系統(tǒng),通過(guò)modbus總線通訊進(jìn)入PKS系統(tǒng)。

        3 霍尼韋爾DCS系統(tǒng)配置方案

        針對(duì)本項(xiàng)目LNG船的控制需求,霍尼韋爾為該項(xiàng)目配置了EPKS 控制系統(tǒng),并以此為控制核心,配置獨(dú)立的安全網(wǎng)和控制網(wǎng)。同時(shí),對(duì)不同類型的通訊接口都提出了具體的配置方案。

        3.1 方案概述

        (1)在CCR(中控室)配置了3臺(tái)雙屏操作站,一臺(tái)大屏及其操作站,一臺(tái)激光網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和一臺(tái)點(diǎn)陣式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī),一個(gè)ESD輔助操作盤及一個(gè)CCR網(wǎng)絡(luò)柜:包括CCR L2/L3層交換機(jī)、服務(wù)器A、GPS時(shí)鐘服務(wù)器等設(shè)備,通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò)與CCIOR網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行光纖通訊。

        (2)在MCR(機(jī)械控制室)配置了一臺(tái)雙屏操作站,一臺(tái)激光網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和一個(gè)ESD輔助操作盤,操作站通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò)與CCIOR(船體控制室)的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

        (3)在CCIOR配置了2臺(tái)雙屏操作站,一臺(tái)激光網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)及一個(gè)CCIOR網(wǎng)絡(luò)柜:包括CCIOR L2層交換機(jī)、服務(wù)器B、MODBUS通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器等設(shè)備,通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò)與CCIOR網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行光纖通訊。

        (4)PKS系統(tǒng)中配置了冗余服務(wù)器,在CCIOR配置了冗余PDP電源機(jī)柜,冗余的FTE交換機(jī),冗余的PCS控制器和冗余的ESD系統(tǒng)控制器,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        3.2 安全網(wǎng)與控制網(wǎng)獨(dú)立解決方案

        ESD系統(tǒng)采用的Honeywell專有的具有Sil3認(rèn)證的Safety Manager控制系統(tǒng)。

        (1)通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)ESD系統(tǒng)控制器與PKS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

        (2)通過(guò)SAFENET網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多個(gè)ESD系統(tǒng)控制器之間的數(shù)據(jù)交換。

        3.3 CCTV系統(tǒng)的解決方案

        Honeywell針對(duì)全船配置了一整套CCTV系統(tǒng),采用了霍尼韋爾DVM視頻服務(wù)器通過(guò)視頻編碼轉(zhuǎn)換將現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息不間斷的采集到CCTV系統(tǒng)中,在CCR配置了兩臺(tái)視頻操作站,通過(guò)CCR網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)同視頻服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。操作員可以在CCR通過(guò)CCTV操作站進(jìn)行視頻監(jiān)視記錄和操作,同時(shí)CCTV系統(tǒng)通過(guò)FTE網(wǎng)絡(luò)可以將視頻信息集成到PKS系統(tǒng)上,實(shí)現(xiàn)其他區(qū)域的視頻信息共享和視頻監(jiān)控安全聯(lián)鎖控制。

        3.4 通訊接口配置方案

        (1)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的modbus TCP/RTU接口實(shí)現(xiàn)與第三方控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊。

        (2)系統(tǒng)針對(duì)第三方OPC服務(wù)器提供了OPC客戶端接口,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)OPC數(shù)據(jù)的采集和顯示。

        (3)系統(tǒng)提供FTE容錯(cuò)以太網(wǎng)接口,保證所有節(jié)點(diǎn)通訊的冗余性和安全性。

        (4)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊接口,實(shí)現(xiàn)三方控制器與DCS控制器數(shù)據(jù)的直接干預(yù),大大提高了系統(tǒng)控制的效率。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        霍尼韋爾DCS系統(tǒng)以PKS系統(tǒng)為代表,經(jīng)過(guò)多年來(lái)在石油、化工、造紙等不同領(lǐng)域的反復(fù)實(shí)踐驗(yàn)證了其開(kāi)放性高、穩(wěn)定性好、安全性高、品質(zhì)耐用等特點(diǎn),針對(duì)近年來(lái)LNG船的不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,PKS系統(tǒng)同樣會(huì)給用戶提供令人滿意的完整系統(tǒng)的解決方案,最大程度地給用戶帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的效率。

        參考文獻(xiàn)

        [1]韓慶敏.基于EDDL和FDT技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        [C].中國(guó)石油和化工自動(dòng)化第十屆年會(huì)學(xué)術(shù)論文集,2011(6):183-188.

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