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        橫河DCS控制系統(tǒng)升級改造分析

        2021-04-06 06:09:34何曉云肖琦
        化工管理 2021年9期
        關(guān)鍵詞:橫河組態(tài)備份

        何曉云,肖琦

        (陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安石油化工廠,陜西 延安 727406)

        0 引言

        DCS是分散控制系統(tǒng)的簡稱,又叫集中管理分散控制系統(tǒng)。它是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的過程控制和工程管理的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集中管理分散控制,把危險(xiǎn)分散到各個回路,滿足了對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的要求。DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用,使人們對控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性及良好使用性、適用性、實(shí)用性要求越來越高。

        1 延安石油化工廠設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

        延安石油化工廠6套主工藝裝置及其輔助裝置、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)選用了橫河電機(jī)新一代的生產(chǎn)綜合控制系統(tǒng)CENTUM-CS3000系統(tǒng),基于微軟windows XP操作系統(tǒng)運(yùn)行。廠區(qū)內(nèi)設(shè)一個中心控制室,主生產(chǎn)裝置、輔助裝置、公用工程及儲運(yùn)系統(tǒng)(熱力系統(tǒng)除外)的DCS顯示操作站和部分控制站及附屬設(shè)備均集中在中心控制室,進(jìn)行集中操作、控制和管理。

        2 系統(tǒng)升級改造的必要性

        日本橫河機(jī)電CS3000 Vnet/IP系統(tǒng),該控制系統(tǒng)基于微軟windows XP操作系統(tǒng)運(yùn)行。我廠DCS系統(tǒng)HIS和ENG均為DELL塔式工作站或服務(wù)器。由于微軟公司于2014年4月完全放棄windows XP,停止為所有有windows XP的用戶提供修復(fù)、產(chǎn)品更新以及安全補(bǔ)丁等服務(wù),同時(shí)涉及的產(chǎn)品還有off ice 2003。由更新的Windows 10Enterprise 2016 LTSB (64-bit)操作系統(tǒng)替代,使控制系統(tǒng)在安全方面受到很大的威脅。同時(shí)DELL公司也停止了所有基于windows XP系統(tǒng)的硬件銷售。雖然升級換代產(chǎn)品型號變化不大,但是不能降級安裝windows XP,預(yù)裝的windows10操作系統(tǒng),又不能支持CS 3000系統(tǒng)應(yīng)用軟件的運(yùn)行。舊系統(tǒng)由于工作站長周期運(yùn)行,其主機(jī)硬盤、主板、電源、顯卡等配件嚴(yán)重老化,且新采購備品備件沒有windows XP的驅(qū)動程序,導(dǎo)致新的工作站不能安裝橫河的CS300軟件,直接影響生產(chǎn)裝置的控制與操作,只有將系統(tǒng)升級Windows 10開發(fā)的CENTUM VP 才能從根本上上解決問題。

        隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、CRT技術(shù)的飛速發(fā)展,控制系統(tǒng)也發(fā)展迅速。DCS系統(tǒng)從軟、硬件的穩(wěn)定性和技術(shù)先進(jìn)性,到系統(tǒng)的開放性、可操作性、數(shù)據(jù)安全性、通訊功能的完善性都有了很大的提高,為升級換代提供了便利條件和可操作性。

        經(jīng)多次與橫河廠家工程師進(jìn)行技術(shù)交流,同時(shí)考慮到控制系統(tǒng)軟硬件的穩(wěn)定性和技術(shù)先進(jìn)性,確定將CS3000升級至高可用性、高穩(wěn)定性、良好開放性、良好的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全性、完善的通訊功能的CENTUM VP系統(tǒng),其新的界面按照人體工程學(xué)設(shè)計(jì)和排列,有效減少操作員的疲勞和不適,能更方便獲得有效信息。改善操作的安全性和操作速度,提高生產(chǎn)效率,使得信息更為高效化。與CS3000相比,每個畫面的信息量為之前的4倍(View Set功能),可同時(shí)顯示過程、安全、設(shè)備信息。相關(guān)信息可分組顯示,使重要警報(bào)明確化,操作判斷速度是之前的2倍,可以節(jié)約60%的時(shí)間。重要信息明確化,使操作人員可以迅速地連接想要的信息,最小化處理必要信息的操作步驟[1]。

        2.1 CENTUM VP系統(tǒng)主要特點(diǎn)

        (1)全新綜合系統(tǒng)。根據(jù)不同需要,以工廠運(yùn)行自動化為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)IEC(儀表、電氣、計(jì)算機(jī))綜合,PA(過程自動化)/FA(工廠自動化)綜合,儀表室的統(tǒng)一,區(qū)域的統(tǒng)一,CIM的構(gòu)成等。

        (2)開放性強(qiáng)。采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和接口:FDDI、Ethernet、Foundation、Field-bus、RS232C、RS422、RS485。向上可采用以太網(wǎng)與上位機(jī)通信,向下采用開放的RS-232C或422/RS485接口。采用標(biāo)準(zhǔn)軟件windows 10操作系統(tǒng),使它更加開放化,更加容易被掌握。

        (3)可靠性高。CENTUM VP是采用先進(jìn)的冗余容錯技術(shù)的DCS系統(tǒng),表現(xiàn)在以下幾個方面:FCS的CPU采用RISC和“Pair and Spare”(成對備用)技術(shù);采用ECC(糾錯)內(nèi)存;系統(tǒng)全冗余:V網(wǎng)、FCU、RIO總線、NIU,電源都能雙重化配置。

        (4)控制功能強(qiáng)。CENTUM VP提供了多種功能豐富的模塊,反饋控制是通過各種功能塊用CAD方式完成。順序控制有4種方式:順控表、邏輯圖、SFC、SEBOL。控制站可實(shí)現(xiàn)預(yù)測控制、多變量預(yù)測控制、模糊控制、自整定功能(標(biāo)準(zhǔn)控制功能中包含)。

        (5)工程簡捷。CENTUM VP提供高效的CAE,直接用Control Drawing圖進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)及組態(tài),使方案設(shè)計(jì)和軟件組態(tài)同步進(jìn)行,最大限度地簡化了軟件開發(fā)流程。提供仿真調(diào)試軟件包、可對工程軟件進(jìn)行出廠測試。可使用自行文件軟件包將所有工程數(shù)據(jù)打印存檔。

        (6)漢化界面。支持二級漢字字庫,組態(tài)生成到畫面顯示都是漢字,更熟悉更方便。

        2.2 CENTUM CS 3000與CENTUM VP部分功能對比

        CENTUM CS 3000與CENTUM VP部分功能對比如表1所示。

        表1 CENTUM CS 3000 與CENTUM VP部分功能對比

        3 升級前的準(zhǔn)備工作

        3.1 系統(tǒng)License檢查收集

        軟件License是一種格式合同,用以規(guī)定和限制軟件用戶使用軟件的權(quán)利,每個客戶擁有專屬 License,為軟件授權(quán)管理提供可靠保障,防止非授權(quán)使用防止盜版破解。由于CENTUM-CS3000與CENTUM-VP的授權(quán)在安裝、分配方式上存在很大差異,因此授權(quán)的收集和確認(rèn)非常重要。

        (1)檢查所有操作站、工程師站CS3000授權(quán),并對單機(jī)授權(quán)數(shù)量、類型進(jìn)行按照名稱進(jìn)行詳細(xì)記錄。

        (2)在工程師站上采集CS3000授權(quán),并進(jìn)行保存。

        (3)將采集到的與單機(jī)授權(quán)、授權(quán)存儲盤進(jìn)行逐一核對。

        (4)對OPC、PRM等的授權(quán)進(jìn)行單獨(dú)確認(rèn),并與紙質(zhì)版授權(quán)進(jìn)行核對。

        3.2 項(xiàng)目備份

        (1)備份前應(yīng)將現(xiàn)場控制器內(nèi)的所有參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫。

        (2)對每臺操作站、工程師站的趨勢記錄、報(bào)警記錄進(jìn)行保存。

        (3)對項(xiàng)目中的報(bào)表、罐容等特殊應(yīng)用軟件進(jìn)行備份。(4)對工程師站中的在線項(xiàng)目進(jìn)行備份。在DCS控制系統(tǒng)停機(jī)之前,再對現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份。

        3.3 型號確認(rèn)

        所有操作站、工程師站、OPC站、PRM站的型號進(jìn)行確認(rèn),能夠支持WIN10,CENTUM-VP運(yùn)行的操作站配置。

        3.4 檢查記錄

        告知工藝人員在項(xiàng)目備份后,做好調(diào)整參數(shù)的修改記錄,并在裝置停工前對累計(jì)流量進(jìn)行檢查記錄[2]。

        4 系統(tǒng)升級中的注意事項(xiàng)

        現(xiàn)場硬件安裝、網(wǎng)絡(luò)連接完成,系統(tǒng)上電后,對DCS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行下裝和系統(tǒng)的調(diào)試,檢查系統(tǒng)有無軟硬件、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警。由于我廠DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,軟件新舊版本多,升級過程中會出現(xiàn)各種問題,因此升級改造過程中需要更為細(xì)致、全面,以保證系統(tǒng)想成功升級和平穩(wěn)運(yùn)行。

        (1)程序編譯中如有項(xiàng)目工位重名、上下限量程小數(shù)點(diǎn)位不一致等情況,特別是控制域間的工位重復(fù)問題,應(yīng)仔細(xì)檢查,逐一核對后進(jìn)行改正;

        (2)由于CS300系統(tǒng)與CENTUM VP系統(tǒng)的畫面結(jié)構(gòu)有所不同,需要對原流程圖畫面進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并對轉(zhuǎn)換后的流程圖進(jìn)行測試、調(diào)整、確認(rèn);

        (3)完成系統(tǒng)軟硬件安裝和配置后,對系統(tǒng)的硬件、組態(tài)和應(yīng)用程序進(jìn)行測試檢查;

        (4)操作員站、工程師站就位后,對網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行檢查確認(rèn)。特別需要注意BUS1與BUS2網(wǎng)絡(luò)不能交叉連接;

        (5)授權(quán)分配時(shí),應(yīng)與原始授權(quán)的分配進(jìn)行再次確認(rèn);

        (6)對升級后項(xiàng)目進(jìn)行下裝時(shí),建議對所有控制站進(jìn)行離線下裝;

        (7)對歷史記錄、報(bào)警記錄等進(jìn)行恢復(fù)。

        5 升級后的完善工作

        (1)控制部分調(diào)試,復(fù)雜回路調(diào)試,邏輯調(diào)試;

        (2)所有控制域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通后,對網(wǎng)絡(luò)冗余進(jìn)行測試;

        (3)聯(lián)系工藝人員在開工前對所有流程圖、控制方案進(jìn)行檢查;

        (4)在數(shù)據(jù)庫下載完成后,需要確認(rèn)當(dāng)前所使用的備份數(shù)據(jù)庫之后現(xiàn)場是否有參數(shù)調(diào)整,如有調(diào)整,根據(jù)現(xiàn)場記錄的變動參數(shù),手動錄入之前備份的數(shù)據(jù)庫,以保證所有參數(shù)的準(zhǔn)確性。;

        (5)對升級后的特殊應(yīng)用軟件進(jìn)行測試;

        (6)系統(tǒng)升級完成后,及時(shí)對項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份。

        6 結(jié)語

        通過對DCS控制系統(tǒng)的升級改造,使操作站故障率大大降低,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定,操作站的使用更為靈活,系統(tǒng)日常維護(hù)量減少,延長了系統(tǒng)運(yùn)行壽命,提高了系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。

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