控制系統操作站搬遷的方案探討

茂名瑞派石化工程有限公司 陳彥旭

石油化工企業在向著大型化、一體化、智能化方向轉變，2013年茂名石化建成投用了煉油全廠中心控制室，將管轄區域內各生產裝置的內操和管理人員集中到中心控制室，實現生產管理與過程控制管控一體化。

在煉油全停檢修期間，有37套生產裝置的控制系統操作站進行搬遷，37套裝置共有73套控制系統的操作站需要搬遷，分別是：DCS控制系統36套，SIS或CCS控制系統25套, PLC控制系統10套, CCC控制系統2套，73套控制系統分為9個不同的系統廠商品牌?？刂葡到y操作站搬遷工作量大和難度大，設計單位和儀表車間密切配合，聯系各個系統廠家到裝置現場調查落實控制系統的現狀，統籌協調各系統廠家之間的關聯工作，在技術談判中吸取各家的意見，不斷修改完善方案，然后對各系統廠家提出統一的技術要求。

1 對各系統廠家提出的主要技術要求

1.1 遠程I/O站的設置

目前裝置的操作室和機柜間在同一個控制室，SIS系統或CCS系統沒有遠程I/O站的情況下，將工藝操作人員集中到中心控制室后，操作站和輔操臺需搬遷至中心控制室，輔操臺上的開關、按鈕及指示燈信號就不能再通過電纜接至現場機柜間系統機柜的I/O卡件，需要在中心控制室設置SIS系統或CCS系統的遠程I/O站，輔操臺上的開關、按鈕及指示燈信號通過電纜接至系統遠程I/O站的卡件。

1.2 控制系統連接光纜設置原則

在設計過程中，討論過不同的方案，每套裝置的現場機柜間與中心控制室之間敷設2根總光纜（冗余配置）或是不同系統各敷設2根光纜（冗余配置）。如敷設2根總光纜，裝置有DCS、SIS和CCS三套系統的情況下，光纖盒只能設在其中一套系統的機柜，則從光纖盒跨機柜到另一套系統的遠程I/O站的跳線就很難保護使其不受折斷損壞。如不同系統各敷設2根光纜，則光纜數量多，光纜及敷設費用較高。為確?？刂葡到y的安全，討論決定采用以下方案：有遠程I/O站的系統（如SIS、CCS系統）單獨敷設2根光纜，DCS系統與SIS系統共用一根光纜，光纖盒安裝在SIS系統的網絡柜內，在網絡柜安裝DCS系統的光電轉換器，通過雙絞線與DCS系統交換機連接（本方案不采用鎧裝跳線），這樣保證了控制系統的安全，也解決了跳線難以保護的問題，節省了光纜及敷設費用。

1.3 網絡設備的配置及系統廠家分工

1.3.1 裝置控制系統只有DCS系統的情況

DCS系統從現場機柜間至中心控制室之間敷設2根光纜（冗余配置）。

在現場機柜間，增加光纖盒及其附件、光電轉換器等設備，如現有機柜沒有空間安裝新增設備則DCS廠家增設1個網絡柜。

在中心控制室，增加1個網絡/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關等設備。業主給網絡/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，由DCS廠家負責在此機柜配置空氣開關給DCS操作站和工程師站供電。

1.3.2 裝置控制系統有DCS和SIS兩種控制系統的情況

從現場機柜間至中心控制室之間敷設2根光纜（冗余配置），DCS系統和SIS系統共用，光纖盒及其附件安裝在SIS系統的機柜。

在現場機柜間，SIS系統增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件、光電轉換器等設備，DCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供，如現有機柜沒有空間安裝新增設備，則SIS廠家增設1個網絡柜。

在中心控制室，SIS廠家設置遠程I/O站、網絡/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關等設備，DCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供，機柜的數量根據實際情況而定，盡可能將各種功能區域分開布置。DCS廠家提供DCS交換機給SIS廠家，由SIS 廠家集成安裝在SIS系統的網絡/電源柜，DCS交換機和光電轉換器的電源由SIS廠家提供。業主為網絡/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，SIS廠家負責在此機柜配置空氣開關給DCS操作站、SIS操作站、工程師站和遠程機柜供電。

1.3.3 裝置控制系統包括DCS、SIS和CCS的情況

在CCS系統需設置遠程I/O站的情況下，從現場機柜間至中心控制室之間敷設2根光纜。DCS系統和SIS系統共用2根光纜（冗余配置），光纖盒安裝在SIS系統的機柜；CCS系統單獨敷設2根光纜（冗余配置），光纖盒安裝在CCS系統的機柜。

在CCS系統沒有遠程I/O站的情況下，從現場機柜間至中心控制室之間敷設2根光纜（冗余配置），DCS系統、SIS系統和CCS系統共用，光纖盒安裝在SIS系統的機柜。

在現場機柜間，CCS系統需設置遠程I/O站的情況下，CCS系統增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件等設備，如CCS系統現有機柜沒有空間安裝新增的設備則增設一個網絡柜。

在現場機柜間，SIS系統增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件、光電轉換器等設備，DCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供；CCS系統沒有遠程I/O站的情況下，CCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供。如現有機柜沒有空間安裝新增設備，則SIS廠家增設1個網絡柜。

在中心控制室，在CCS系統需設置遠程I/O站的情況下，采用以下方案： SIS廠家設置遠程I/O站、網絡/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關等設備，DCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供，機柜的數量根據實際情況而定，盡可能將各種功能區域分開布置；CCS廠家配置1個遠程I/O（網絡）機柜、CCS遠程I/O站、光纖盒及其附件等；DCS廠家提供DCS交換機給SIS廠家，由SIS 廠家集成安裝在SIS系統的網絡/電源柜，DCS交換機和光電轉換器所用的電源由SIS廠家負責。

在中心控制室，在CCS系統沒有遠程I/O站的情況下，采用以下方案：SIS廠家設置遠程I/O站、網絡/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關等設備，DCS和CCS系統所用的光電轉換器也由SIS 廠家提供，機柜的數量根據實際情況而定，盡可能將各種功能區域分開布置；DCS和CCS廠家提供各自的交換機給SIS廠家，由SIS 廠家集成安裝在SIS系統的網絡/電源柜，DCS、CCS的交換機和光電轉換器所用的電源由SIS廠家負責。

在中心控制室，業主為SIS網絡/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，由SIS廠家負責在此機柜配置空氣開關給DCS操作站、SIS操作站、CCS操作站、工程師站和遠程機柜供電。

1.4 對機柜的要求

機柜采用RITTAL TS8808，配置RITTAL原廠的風扇、濾網和溫控開關，機柜尺寸為：H2100mm×W800mm×D800mm，機柜底座高度為100mm，機柜顏色為RAL7035，前、后單開門，右軸方式，前門安裝A3圖紙盒。

1.5 對操作站和工程師站的要求

操作站主機采用DELL T3600，操作站升級為win 7平臺。工程師站主機采用T620服務器，操作系統升級為Server2008。顯示屏統一為DELL 24″ 16：10，IPS液晶屏。所有工程師站、操作員站購買5年上門服務。

1.6 GPS時鐘同步的要求

在中心控制室設置GPS時鐘源，采用網絡時鐘同步，在中心控制室設置2套GPS天線，通過同軸電纜接至機柜間的2套時鐘服務器，從時鐘服務器的以太網接口給每個系統廠家提供1路時鐘源，接至每個系統廠家的最高一層系統總交換機，從系統總交換機給每套系統提供時鐘同步信號，系統廠家須考慮涉及本公司的全部系統實現時鐘同步。

1.7 輔操臺的要求

為了整體的美觀和便于布置，中心控制室的操作臺全部采用新的操作臺，輔操臺面板也全部采用新的面板，由SIS或CCS廠家負責輔操臺面板的設計，提供輔操臺面板的設計圖紙及提供按鈕、開關、指示燈及信號報警器等給輔操臺供貨商，由輔操臺供貨商負責集成。

2 控制系統操作站搬遷的實施方案

在煉油全停檢修期間，有37套生產裝置的控制系統操作站進行搬遷，現以1#加氫裂化裝置為例，介紹控制系統操作站搬遷的實施方案。

1#加氫裂化裝置有DCS、SIS&CCS系統，DCS系統是EMERSON的系統，SIS和CCS系統是同一套CONSEN的系統。目前是機柜在現場機柜室、操作站在蠟加聯合控制室的模式。

控制系統操作站搬遷后， DCS、SIS&CCS系統的內操站搬遷到中心控制室，外操站搬遷至航煤加氫聯合外操間。中心控制室與現場機柜間之間敷設2根24芯光纜（DCS、SIS&CCS系統共用），航煤加氫控制室與現場機柜間之間敷設2根12芯光纜（DCS和SIS&CCS系統共用）。

控制系統連接圖如圖1所示。

2.1 DCS系統操作站搬遷的實施方案

圖1 控制系統連接圖

目前煉油廠有五套EMERSON的DeltaV系統，由于系統的安裝和投運時間的不同，各系統的軟件版本也是新舊不一，使用的服務器和工作站都是不同時期由艾默生測試甄選的型號，因此也是參差不齊。藉此改造機會，為保證系統的可靠性，方便操作及今后的維護需要，同時進行系統的升級改造。將五套DeltaV系統統一在相同的軟件版本平臺上，使用微軟的2008 Server和Win7作為DELL服務器和工作站的操作系統，DeltaV的軟件版本統一為V11.3.1或以上的版本。

五套DeltaV系統的內操站全部整合到中心控制室后，增加1臺公共服務器，系統工程師通過PC ANYWHERE方式在中心控制室對五套系統進行遠程軟件組態修改和維護。

在現場機柜間，現有交換機為CISCO含光電模塊的交換機，由于升級后的DeltaV系統與CISCO交換機匹配有問題，而且赫茲曼的光電轉換模塊與CISCO的交換機不兼容，因此需要增加一對赫茲曼含光電轉換模塊的一體式智能交換機。交換機提供給SIS廠家由SIS廠家集成。

在中心控制室，增加1對赫茲曼含光電轉換插槽的智能交換機，交換機提供給SIS廠家由SIS廠家集成。

在航煤加氫聯合外操間，增加1對赫茲曼含光電轉換插槽的智能交換機，交換機提供給SIS廠家由SIS廠家集成。

在現場機柜間設置1臺T620服務器作為工程師站，2臺T3600作為應用站（AMS站和歷史趨勢站）。在中心控制室放置3臺T3600雙屏操作站作為內操站。在航煤加氫聯合外操間設置1臺T3600單屏操作站作為外操站。由于裝置目前采用的是4:3的顯示器，流程畫面也是適應此屏幕比例需要設計的，因此需要進行流程畫面的組態修改工作。

2.2 SIS&CCS系統操作站搬遷的實施方案

目前SIS&CCS系統輔操臺開關按鈕信號從蠟加聯合控制室通過電纜連接到裝置控制室的機柜，沒有遠程I/O站，因此需增設遠程I/O站。系統擴展及連接方式為：在現場機柜間增加8112遠程擴展機架(本地)1個，安裝3塊光纖通信卡4210（單模）和3塊主RXM模件，本地遠程擴展系統與原系統間通過三重化的I/O BUS 總線9000電纜連接；在中心控制室增加8112遠程擴展機架(遠端)1個，安裝3塊光纖通信卡4211（單模）、3塊遠程RXM模件、1塊DI卡3503E（用于分配來自輔操臺的DI信號）、1塊DO卡3625（用于分配去輔操臺的DO信號），遠程擴展系統通過冗余光纜與主系統I/O BUS 總線連接。

在裝置現場機柜間，增加系統機柜1個，安裝遠程擴展系統(本地)、網絡設備，機柜安裝在原系統機柜旁，設備供電由原系統供出。原光電一體switch（單模）2個（移至新增系統機柜內安裝），用于系統與本地及遠程計算機通信；增加光電轉換器2臺，用于SIS外操站；增加光電轉換器4臺，用于DCS系統（2個用于與中心控制室通信，另2個用于與外操站通信）；增加24口光纖盒、接線附件尾纖及跳線3套（2套用于與中心控制室通信，1套用于與航煤加氫聯合外操間通信）；同時將系統硬件升級為V10.5版本，I/O卡件通過更換EP-ROM升級至V10.5兼容的版本。

在中心控制室，增加遠程I/O機柜1個，用于安裝遠程擴展系統(遠端)、遠程網絡設備；增加網絡/電源柜1個，用于安裝DCS網絡設備及空氣開關；新增光電一體switch 2個（單模），用于系統與遠程計算機通信；增加光電轉換器2臺，用于DCS系統與中心控制室通信；增加24口光纖盒、接線附件尾纖及跳線2套，用于與現場機柜間通信。CONSEN提供輔助操作臺面板設計圖紙及提供緊急停車按鈕、帶鎖開關、手動復位開關、選擇開關、信號報警器等給輔操臺供貨商，由輔操臺供貨商負責集成；新增操作站2臺，型號DELL T3600，采用3臺24＂ 16：10 IPS顯示器；由于裝置目前采用的是4:3的顯示器，流程畫面也是適應此屏幕比例需要設計的，因此需要進行流程畫面的組態修改工作。

在航煤加氫聯合外操間，增加單模光電交換機2臺，用于SIS&CCS外操站，增加光電轉換器2臺，用于DCS系統；增加24口光纖盒、接線附件尾纖及跳線1套，用于與現場機柜間通信。

3 結束語

茂名石化在2013年煉油全停檢修期間，控制系統操作站搬遷工作量大和難度大，存在控制系統類型多、廠商品牌多、同一品牌的控制系統因出廠時間不同導致硬件和軟件版本不一致等問題。需要對每套裝置的每套系統現狀進行調查落實，發現控制系統存在的問題，提出優化方案，對各系統廠家提出統一的技術要求，統籌協調各個系統廠家之間的工作。由于準備工作充分細致，控制系統操作站搬遷工作順利進行，保證了煉油大修的順利完成。筆者全程參與了項目設計及施工的整個過程，整理出項目建設的一些經驗體會，與大家探討，供同行人員參考。

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