化肥厂DCS控制系统升级改造

王玉江

(中海石油化学股份有限公司,海南东方 572600)

中海石油化学股份有限公司化肥一部合成、尿素主装置DCS是横河的CENTUM-CS。经过十年多的运行,该系统主要存在的问题如下。

DCS控制系统工程师站,因设备长期运行,电子元器件老化,导致主机主板故障。工程师站硬件已经不再生产,没有可供更换的备件,不具备修复条件。DCS控制系统的很多硬件为专用设备,兼容性差,购置困难,且价格昂贵,导致维护费用过高。原系统的操作软件是UNIX,用在系统上是最好的,但是技术要求高,难度大,开放性差。DCS控制系统的稳定性降低。如果因系统软件故障引起装置停车,将给公司带来巨大的经济损失。因装置的各项技术改造新增了较多的 I/O点,使系统控制站运行负荷高达近90%。按正常的系统设计运行负荷应在60%以下,因此,DCS控制系统运行负荷已较重,影响到数据的处理和传送,或死机,严重影响工艺人员的操作。

DCS控制技术已经落后,设备的老化已成现实。因此需要对合成、尿素主装置DCS控制系统进行升级改造。

根据目前控制系统的使用情况,本着节约成本合理配置资源的原则,以及考虑到系统的连续性和兼容性,选用CEN TUM CS3000为升级改造产品。

CENTUM CS3000采用了成对热备(Pair& Spare)的冗余技术,具有强大的功能。CENTUM CS3000具有很高的可靠性/可用性,确保故障时不会停止操作。CEN TUM CS3000同时也是一个真正和现场总线兼容的系统。

1 DCS系统升级改造方案

本次改造为全面升级改造,内容如下。

1.1 工程师站升级改造

CENTUM CS系统升级为最新的CENTUM CS3000系统后,工程师站选用DELL的 T3400工作站,是普通PC机。操作系统是WINDOWS XP。

1.2 DCS系统的操作站升级改造

操作站升级为CENTUM CS3000后,CENTUM CS系统的信息指令站ICS升级为CS3000系统的操作站HIS,操作站使用DELL的T3400工作站,操作系统是WINDOWS XP。

1.3 DCS系统的控制站升级改造

合成装置的两台现场控制站 FCS使用的CPU处理器为CP334D,尿素装置的一台现场控制站 FCS使用的 CPU处理器为 CP314D。原CPU处理器不能满足新系统的要求,升级为CS3000系统后,统一使用CP345 CPU处理器,控制单元FCU中的通讯卡和电源卡保持不变,控制站中的所有节点、I/O卡件、继电器等其他设备均保持不变。

1.4 上位通讯及报表的升级

原CENTUM CS系统中使用一台通讯接口ACG,用于工程师站与现场控制站,以及操作站与上位机之间的通讯,升级为CS3000系统后,通过以太网以及OPC功能来实现。

1.5 闪光报警器升级改造

因老化原因,对尿素用的闪光报警器进行更换。

1.6 软件的升级

CENTUM CS系统使用的UNIX操作系统升级为CS3000系统的WINDOWS XP操作系统,并使用CENTUM CS3000最新的R3系统软件、应用软件和专用软件包。

2 DCS系统升级改造的实施步骤

2.1 实施前的准备工作

(1)系统版本、型号确认;

(2)参数保存、项目备份;

(3)功能确认;

(4)操作系统安装;

(5)横河CS3000系统安装;

(6)其他软件安装,如打印机驱动等;

(7)项目转换,由于两个系统所基于的操作系统不同,所以需要转换CENTUM CS的项目文件为CS3000的文件格式;

(8)在CS3000系统中,导入原文件并进行修改,包括控制方案、流程图、控制分组以及趋势图;

(9)重新制作报表和定义长趋势;

(10)修改控制站组态和操作站组态。

2.2 硬件安装

(1)移出需要更新的设备 工程师站EWS、信息指令站ICS、通讯接口ACG、现场控制站中的控制单元FCU以及打印机等。

(2)新硬件的安装 工程师站ENG、操作站HIS、现场控制站中的控制单元FCU以及打印机等。

(3)进行网络连接。

2.3 系统检查和调试

(1)按要求对系统送电;

(2)通讯功能调试;

(3)系统离线下装;

(4)内部静态调试;

(5)操作监视功能调试;

(6)在线进行控制功能和监视功能的联调;

(7)根据需要修改组态;

(8)OPC及上位通讯调试;

(9)与PLC通讯调试;

(10)定时打印报表功能调试

(11)长趋势功能调试。

3 升级改造后的技术特点

系统升级改造后,系统的通讯能力和响应速度都得到了大幅提高,系统中老化部件都一一更换,消除了故障隐患,整个系统的安全性和稳定性都得到了大幅提高。系统的开放性大大提高,操作也比以前方便,主要特点如下。

(1)系统升级改造后,提升了原有DCS控制系统整体的技术先进性,整体安全性能要优于原有的水平。

(2)升级后的控制站CPU卡为横河最新的CPU卡,运算容量比以前大,运算速度更快,降低了CPU的运行负荷,提高了系统的安全性和稳定性。

(3)升级后的工程师站具有监视和操作功能。使得工程师站更能发挥作用。

(4)网络通讯方便。工程师站与现场控制站,以及操作站与上位机之间的通讯,通过以太网以及OPC功能来实现。

(5)与当前主流的横河电机产品一致,整体维护简便易行。

(6)解决了当前个别系统部件老化的故障,提高了系统的可靠性。

(7)能与其他的CS1000备件通用,减少备件的储备量。

(8)升级后横河的软件不依附于硬件, CS3000操作站软件不依附于硬件,所采用的硬件设备为通用设备,备件采办方便。

(9)系统的维护费用将大大减少,操作更加简单,维护更加方便。

(10)系统改造后新增了许多功能,增加系统的控制显示功能。

(11)增加报表和历史数据存储功能,方便保存和查阅各类数据和报表,便于生产管理。

4 结 语

改造于2009年大修进行。自大修升级改造至今,整个DCS控制系统运行正常,系统响应速度、可靠性和稳定性都得到了大幅提升。控制站从未出现过故障,卡件通讯正常,8台操作站运行正常,从未出现死机和通讯不畅等现象,整个系统各项指标运行良好,取得了良好的预期效果。