壓氣站DCS系統軟件升級措施

牛書水 丁帥

【摘 要】東營壓氣站離心機式壓縮機組使用DCS系統是日本橫河CENTUM-CS1000，具有結構簡單、功能強大等特點。但隨著生產狀況的不斷變化和使用時間的延長，該系統暴露出元器件老化，HIS站硬件老化，不斷死機等問題。本文分析了系統存在的問題，闡述了升級措施及效果。

【關鍵詞】壓氣站；DCS系統；軟件升級；措施

一、運行現狀

油氣集輸總廠東營壓氣站離心機式壓縮機組使用DCS系統是日本橫河CENTUM-CS1000，已連續使用17年。

橫河電機CENTUM CS 1000集散控制系統是橫河公司為體現ETS概念而開發生產的集散型控制系統（DCS）的代表。它是一個結構真正開放的系統。該系統是面向中小型生產規模的超級生產控制系統，是由人機接口站、現場控制站、VLnet控制總線等組成，具有結構簡單、功能強大等特點。

二、存在問題

2006年壓氣站進行規模調整，對離心機進行改造，同時對系統進行了重新組態。隨著生產狀況的不斷變化和使用時間的延長，該系統暴露出元器件老化，HIS站硬件老化，不斷死機等問題。具體問題如下：

（1）工程師站和操作站為戴爾 OptiPlex GX110，所使用的操作系統為Windows NT 4.0，目前市場上已沒有工作站支持該操作系統。2臺工作站均處于隨時崩潰的邊緣，經常死機。由于硬件老舊，工作站死機后很可能損壞無法再次啟動。一旦2臺工作站均損壞，我們沒有可以替換的硬件，工作站無法修復，操作工將無法對離心機運行狀況進行監控，只能停車，影響壓氣站的正常生產。其次，操作站的操作鍵盤已經使用16年，鍵盤面板破損，按鍵不靈敏，操作人員在操作時需要多次重復鍵入才能正確輸入參數，降低了離心機的調節效率。

（2）由于DCS系統電子原件老化，經常出現離心機軸振動過高、軸位移過高等誤報警，這些誤報警會導致離心機聯鎖停車。而在開車過程中，若離心機開車時，DCS系統出現振動、軸位移等誤報警的狀況，離心機將無法正常開車，甚至多次開車不成功，浪費了大量的天然氣和時間，將會造成巨大的經濟損失。

（3）由于設備老化，操作系統經常出現通訊沖突、信息中斷的狀況，使得崗位員工對離心機壓力、流量等參數的調節滯后，不能使離心機在一個穩定的工況下運行，這不僅會引起離心機停車，還給生產帶來安全隱患。

三、升級措施

為更好的適應目前操作需求，優化調整工況，應將原有的DCS老系統進行升級。

（一）控制系統由CS1000系統升級為橫河公司的CENTUM VP系統

在原有的控制回路的基礎上，CENTUM VP系統提供更多的回路點數、長趨勢記錄功能。用于保存PID過程報警高低值、偏差、累積量、閥位值、閥門限位值、各類系統報警值以及網絡自診斷等參數，提供升級后功能更加強大的組態平臺。

（二）數據采集組態520個回路

修改原有組態增加數據采集功能520個回路；通過并行工程組態作業及互交系統的生成功能以達到高效能的工程作業。物體導向性及繪畫式的組態功能使各種模擬回路、數據及順序邏輯可以達成。使得系統能達到200，000個工位號，256個站點。

此項目采用先進的Windows 7作為操作平臺。HIS是采用Windows 7作為操作系統，它的主要的特點：支持100，000個工位號，支持2560個趨勢點，支持2500個流程窗口（包括流程圖畫面，控制組畫面和總貌畫面）這使市場上通用的商業數據庫及通訊軟件能在它上面運轉。在HIS的屏幕上，操作員可以觀察到所有掛在通信總線的各個配備狀況，可以觀察到控制站上的某一個I/O點的情況。屏幕的刷新速度快達1秒。HIS可以顯示各種畫面；如流程圖、控制組、趨勢等。它也可以監視設備，通過指令窗口發送指令，記錄報警及其它事項和確認報警。在HIS操作窗口的工具欄上，有過程報警指示和系統報警指示兩個知識燈。當報警產生時各自針對過程報警和系統報警發出報警信號。報警聲音分為7種， 分別對應不同級別的過程報警和系統報警。在過程報警信息畫面中可顯示最新生成的報警信息。每個HIS可存儲的 信息到EXCEL文件中，也可手動保存。HIS可顯示系統狀態畫面，如果系統發生故障，系統通過自檢測會產生系統報警信息，同時在系統狀態畫面中可時實顯示報警的具體設備的狀態，顯示故障信息。方便維護人員維修。

此外，橫河一個操作站HIS支持雙顯示屏連接，在一個操作站上同時可以在二個顯示屏上顯示不同的窗口，以增加每個操作站的操作能力。操作員可以通過操作員站鍵盤或鼠標對連在HIS上的二個顯示器上不同的流程圖，或控制面板或趨勢圖或報警信息進行操作。這樣可以大大的提高一個HIS的利用率，同時提高操作效率。

升級后橫河DCS系統可以實現二次開發，由組態工程師輸入的部分，都可以依據用戶的需要而直接輸入漢字。流程圖畫面等供操作人員使用的界面中全部可以直接使用中文WINDOWS的漢字輸入方法調用中文WINDOWS的漢字字庫，并在操作員站上做直接顯示。

（三）標準狀態功能軟件升級為CENTUM VP

操作和監視面板：包括總貌畫面，控制分組畫面，參數調整畫面，操作員指導信息畫面，報警畫面和趨勢畫面。標準的視窗操作功能。趨勢記錄功能。操作員提示功能：包括過程報警，屏幕硬拷貝，操作員分組和級別保護功能。系統維護功能：包括系統組件狀態顯示，系統報警等。系統工具：包括文件維護，下裝，和保存等。

（四）OPC接口組態升級為CENTUM VP

OPC數據接口軟件包提供了HIS作為過程數據服務器的功能。HIS和FCS擁有實時的過程數據和保存的趨勢數據庫。為了存取這些數據，必須有一個開放的數據存取接口。這樣的一個接口起到了一個防火墻的功能，并且通過它DCS系統可以非常容易得與其他系統相連。

（五）MODBUS通訊軟件升級為CENTUM VP，組態回路120個

設計組態、仿真調試及操作監視。采用Windows 7作為操作系統。運行操作和監視。采用了Windows 7作為操作系統，使系統具有很強的安全性和穩定性。通過并行工程組態作業及互交系統的生成功能以達到高效能的工程作業。將原有工程師站操作系統升級為WINDOWS 7，橫河軟件升級為CENTUM VP，保留原有功能。物體導向性及繪畫式的組態功能使各種模擬回路、數據及順序邏輯可以達成。

升級后使得每個操作接面站都能互相備份，互為冗余，并能在線診斷故障、報警、切換和維修提示。具有各種常規的控制塊、順序控制塊和符合ISA SP88.01標準的批量控制軟件。其他功能轉換20項。將V net 控制總線作為連接各個站點（FCS，HIS，BCV 等）的實時控制總線。增加PID調節功能6種；壓力調節，溫度調節，液位調節，流量調節，串級調節，分程調節。完善設備的開關、啟停及安全，聯鎖保護等控制功能80套。

四、改造效果

升級后，系統由原來的CS1000系統升級為VP系統。此系統安裝在WINDOWS 7操作平臺下，有利于后期的改造升級。VP系統是橫河最新的DCS系統，其穩定性和可操作性相比于CS1000有了很大的提高。通過改造，消除了HIS站因元件老化運行不穩定的問題。消除了系統誤報警。操作工在操作時系統反饋迅速，極大提高了安全性能。

按照此方案進行升級，既能節約購置新系統的投資，又能使得全站DCS系統與當前的各項操作需求相吻合，是一個非常經濟的優化升級方案。

【參考文獻】

【1】徐飛，仇志敏，張正斌 DCS系統中DCS系統設計及先進控制應用 《電子世界》，2014（16）：177-177.

【2】廖芳芳 DCS系統設計及先進控制在DCS系統中應用探討 《西南交通大學》，2005.