化肥廠DCS控制系統升級改造

王玉江

(中海石油化學股份有限公司,海南東方 572600)

中海石油化學股份有限公司化肥一部合成、尿素主裝置DCS是橫河的CENTUM-CS。經過十年多的運行,該系統主要存在的問題如下。

DCS控制系統工程師站,因設備長期運行,電子元器件老化,導致主機主板故障。工程師站硬件已經不再生產,沒有可供更換的備件,不具備修復條件。DCS控制系統的很多硬件為專用設備,兼容性差,購置困難,且價格昂貴,導致維護費用過高。原系統的操作軟件是UNIX,用在系統上是最好的,但是技術要求高,難度大,開放性差。DCS控制系統的穩定性降低。如果因系統軟件故障引起裝置停車,將給公司帶來巨大的經濟損失。因裝置的各項技術改造新增了較多的 I/O點,使系統控制站運行負荷高達近90%。按正常的系統設計運行負荷應在60%以下,因此,DCS控制系統運行負荷已較重,影響到數據的處理和傳送,或死機,嚴重影響工藝人員的操作。

DCS控制技術已經落后,設備的老化已成現實。因此需要對合成、尿素主裝置DCS控制系統進行升級改造。

根據目前控制系統的使用情況,本著節約成本合理配置資源的原則,以及考慮到系統的連續性和兼容性,選用CEN TUM CS3000為升級改造產品。

CENTUM CS3000采用了成對熱備(Pair& Spare)的冗余技術,具有強大的功能。CENTUM CS3000具有很高的可靠性/可用性,確保故障時不會停止操作。CEN TUM CS3000同時也是一個真正和現場總線兼容的系統。

1 DCS系統升級改造方案

本次改造為全面升級改造,內容如下。

1.1 工程師站升級改造

CENTUM CS系統升級為最新的CENTUM CS3000系統后,工程師站選用DELL的 T3400工作站,是普通PC機。操作系統是WINDOWS XP。

1.2 DCS系統的操作站升級改造

操作站升級為CENTUM CS3000后,CENTUM CS系統的信息指令站ICS升級為CS3000系統的操作站HIS,操作站使用DELL的T3400工作站,操作系統是WINDOWS XP。

1.3 DCS系統的控制站升級改造

合成裝置的兩臺現場控制站 FCS使用的CPU處理器為CP334D,尿素裝置的一臺現場控制站 FCS使用的 CPU處理器為 CP314D。原CPU處理器不能滿足新系統的要求,升級為CS3000系統后,統一使用CP345 CPU處理器,控制單元FCU中的通訊卡和電源卡保持不變,控制站中的所有節點、I/O卡件、繼電器等其他設備均保持不變。

1.4 上位通訊及報表的升級

原CENTUM CS系統中使用一臺通訊接口ACG,用于工程師站與現場控制站,以及操作站與上位機之間的通訊,升級為CS3000系統后,通過以太網以及OPC功能來實現。

1.5 閃光報警器升級改造

因老化原因,對尿素用的閃光報警器進行更換。

1.6 軟件的升級

CENTUM CS系統使用的UNIX操作系統升級為CS3000系統的WINDOWS XP操作系統,并使用CENTUM CS3000最新的R3系統軟件、應用軟件和專用軟件包。

2 DCS系統升級改造的實施步驟

2.1 實施前的準備工作

(1)系統版本、型號確認;

(2)參數保存、項目備份;

(3)功能確認;

(4)操作系統安裝;

(5)橫河CS3000系統安裝;

(6)其他軟件安裝,如打印機驅動等;

(7)項目轉換,由于兩個系統所基于的操作系統不同,所以需要轉換CENTUM CS的項目文件為CS3000的文件格式;

(8)在CS3000系統中,導入原文件并進行修改,包括控制方案、流程圖、控制分組以及趨勢圖;

(9)重新制作報表和定義長趨勢;

(10)修改控制站組態和操作站組態。

2.2 硬件安裝

(1)移出需要更新的設備 工程師站EWS、信息指令站ICS、通訊接口ACG、現場控制站中的控制單元FCU以及打印機等。

(2)新硬件的安裝 工程師站ENG、操作站HIS、現場控制站中的控制單元FCU以及打印機等。

(3)進行網絡連接。

2.3 系統檢查和調試

(1)按要求對系統送電;

(2)通訊功能調試;

(3)系統離線下裝;

(4)內部靜態調試;

(5)操作監視功能調試;

(6)在線進行控制功能和監視功能的聯調;

(7)根據需要修改組態;

(8)OPC及上位通訊調試;

(9)與PLC通訊調試;

(10)定時打印報表功能調試

(11)長趨勢功能調試。

3 升級改造后的技術特點

系統升級改造后,系統的通訊能力和響應速度都得到了大幅提高,系統中老化部件都一一更換,消除了故障隱患,整個系統的安全性和穩定性都得到了大幅提高。系統的開放性大大提高,操作也比以前方便,主要特點如下。

(1)系統升級改造后,提升了原有DCS控制系統整體的技術先進性,整體安全性能要優于原有的水平。

(2)升級后的控制站CPU卡為橫河最新的CPU卡,運算容量比以前大,運算速度更快,降低了CPU的運行負荷,提高了系統的安全性和穩定性。

(3)升級后的工程師站具有監視和操作功能。使得工程師站更能發揮作用。

(4)網絡通訊方便。工程師站與現場控制站,以及操作站與上位機之間的通訊,通過以太網以及OPC功能來實現。

(5)與當前主流的橫河電機產品一致,整體維護簡便易行。

(6)解決了當前個別系統部件老化的故障,提高了系統的可靠性。

(7)能與其他的CS1000備件通用,減少備件的儲備量。

(8)升級后橫河的軟件不依附于硬件, CS3000操作站軟件不依附于硬件,所采用的硬件設備為通用設備,備件采辦方便。

(9)系統的維護費用將大大減少,操作更加簡單,維護更加方便。

(10)系統改造后新增了許多功能,增加系統的控制顯示功能。

(11)增加報表和歷史數據存儲功能,方便保存和查閱各類數據和報表,便于生產管理。

4 結 語

改造于2009年大修進行。自大修升級改造至今,整個DCS控制系統運行正常,系統響應速度、可靠性和穩定性都得到了大幅提升。控制站從未出現過故障,卡件通訊正常,8臺操作站運行正常,從未出現死機和通訊不暢等現象,整個系統各項指標運行良好,取得了良好的預期效果。