ECS-700系統在加氫實驗裝置上的應用

余偉 王麗 紀甜甜

摘要 中控WebField ECS-700系統是致力于幫助用戶實現過程自動化的大規模聯合控制系統，試驗中利用該系統組成小型局域網，實現了35套加氫裝置的管理和控制，為后續在各大型設備中使用奠定了基礎。該系統最大支持32個工程，60個控制域和128個操作域，其中每個控制域支持60個控制站，每個操作域支持60個操作站，單域支持位號數量可達65000點。系統應用冗余的供電系統、冗余的通信網絡、冗余的控制站等多冗余結構，保證系統正常運行及快速無擾切換。對等C/S模式保證所有數據的對等交換。本次設計完成電子稱數據采集，PID時間比例控制等功能，在加氫裝置上穩定可靠運行。

【關鍵詞】DCS控制系統 實驗裝置 加氫裂化

ECS-700系統是中控InPlant整體解決方案的核心平臺，具有管理大型聯合裝置的一體化能力。該系統軟件為VisualField，由系統結構組態軟件（VFSysBuilder）、組態管理軟件（VFExplorer）、監控啟動軟件（VFLaunch）組成，完成對加氫裝置的結構組件，控制方案實現及實施監控等功能。目前己將其成功應用于35套加氫實驗裝置中。

1 DCS系統結構

1.1 系統結構

項目中的35套小型加氫實驗裝置有18套反應器為鹽浴爐、17套為電爐。裝置分兩排建設于實驗廠房中，機柜及操作站共分3個控制室設置，設立5個操作站，每套實驗裝置單獨設立一個機柜。項目共使用8對控制器，按照實驗裝置分布及機柜排布情況進行分站控制。實驗裝置使用VisualField軟件進行編程及實施控制。

控制單元由FCU711主控制器模塊、各種I/O模塊及異構通訊模塊組成，每對控制器下掛接多套實驗裝置，由本地機柜和擴展機柜構成。單套實驗裝置的多種控制繼電器，控制溫度的固態繼電器以及與現場接線箱相連的接線端子等合理地布置于控制機柜中。操作站是最主要的人機交互界面，與Windows操作界面相同，用戶很容易掌握系統操作。每個操作站均可進行現場35套裝置的監視、控制和管理，每個控制柜控制信息均可反饋在每個操作站上，完全實現對等C/S模式。控制系統結構圖見圖1。

1.2 系統的網絡連接方式

該系統的系統網絡包含過程控制網SCnet、I/O總線。過程控制網SCnet基于以太網，支持總線型、星型、環型多種拓撲結構。I/O總線包括本地I/O總線（L-BUS）和擴展I/O總線（E-BUS），其中E-BUS基于以太網構建。

ECS-700系統支持通過PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方系統連接，并支持標準以太網連接信息管理網，共享數據。

2 系統特點

（1）歷史趨勢服務器采用冗余結構，當一臺歷史趨勢服務器故障停機時，另一臺歷史占空比=詠寬時間/周期=MU

圖4：PID輸出轉化為時問比例示意圖趨勢服務器會自動工作，不影響所有數據歷史趨勢的記錄。

（2）根據現場工藝操作人員少的情況決定，將所有操作站設置為一個操作域，可以對任一裝置進行監視、控制和管理，運行人員可以在任一操作站進行所有操作。

（3）為了保證系統的安全性，啟動方式采用控制系統啟動及按鈕柜按鈕啟動同時完成后作用的方式;報警方式采用了控制系統聲音報警及報警燈同時報警和溫度安全開關超溫自動斷電的方式。

報警的報警燈有控制器的數字量信號輸出DO驅動，引起報警的信號來源可以是溫度、壓力等工藝參數，也可以來是溫度安全開關TSS等。報警生成梯形示意圖見圖2。

圖2中，TI，PI等是來自溫度、壓力的輸出，驅動DCS的聲音報警，經過DCS的DO點輸出驅動報警燈動作。

為了保護反應器爐，設置多個（電爐）或兩個（鹽浴）溫度安全開關，其常開接點與電爐的供電電爐交流接觸器MC組成回路，接法如圖3，當溫度超過設定值上限時，則自動斷開該交流接觸器（圖中DO-MC），將反應爐電源斷開。同時，經DCS控制系統的DI模塊顯示反應爐斷電狀態，啟動聲光報警。

3 其他設計考慮

3.1 異構通訊數據處理

具有異構通訊協議的電子稱和其他儀表，通過異構通訊卡件實現串口互聯，通過VisualField軟件進行編程組態實現數據的采集工作。以電子稱為例進行說明稱重數據的實時采集：

（1）在VisualField軟件中先建立異構通訊硬件，在硬件下設立電子稱能實現的通訊方式（本項目的傳輸編碼為ASCII碼），采用電子稱可以識別的命令及響應格式實現所需數據的應答。

（2）將硬件中建立的數據個數更新到位號信息表中，對傳回的數據進行對應電子稱位號的組態，入：WT01，WT02等，同時在位號信息表中進行轉換方式，上下限量程、單位等的組態。

（3）將完成的組態下載到主控制器中就可以進行通訊數據的顯示及管理了。

3.2 電爐溫度控制

電爐的溫度控制分為保溫控制和升溫控制兩種，但都是PID輸出轉化為時間比例后采用固態繼電器進行輸出控制。控制方法見圖4。

（1）在VisualField軟件中使用脈沖輸出的PID功能塊（PID TP）實現溫度控制的搭建;

（2）根據實際工藝條件的情況選擇脈沖周期，本項目選擇周期為10秒。在此基礎上將實現溫度控制輸出的MV和脈沖周期的占空比，提供驅動固態繼電器的脈沖信號，從而實現了給電爐供電的固態繼電器PID控制，達到保溫或升溫的目的。

4 結束語

ECS-700系統在35套小型加氫實驗裝置的成功實施為加氫裝置的大型化奠定了基礎，硬件設計、軟件設計的全面化也提高了裝置的安全性、可操作性。

參考文獻

[1]張金璽.Honey well DCS系統在加氫裂化實驗裝置上的應用[J].撫順石油學院學報，2003.