压气站DCS系统软件升级措施

牛书水 丁帅

【摘 要】东营压气站离心机式压缩机组使用DCS系统是日本横河CENTUM-CS1000，具有结构简单、功能强大等特点。但随着生产状况的不断变化和使用时间的延长，该系统暴露出元器件老化，HIS站硬件老化，不断死机等问题。本文分析了系统存在的问题，阐述了升级措施及效果。

【关键词】压气站；DCS系统；软件升级；措施

一、运行现状

油气集输总厂东营压气站离心机式压缩机组使用DCS系统是日本横河CENTUM-CS1000，已连续使用17年。

横河电机CENTUM CS 1000集散控制系统是横河公司为体现ETS概念而开发生产的集散型控制系统（DCS）的代表。它是一个结构真正开放的系统。该系统是面向中小型生产规模的超级生产控制系统，是由人机接口站、现场控制站、VLnet控制总线等组成，具有结构简单、功能强大等特点。

二、存在问题

2006年压气站进行规模调整，对离心机进行改造，同时对系统进行了重新组态。随着生产状况的不断变化和使用时间的延长，该系统暴露出元器件老化，HIS站硬件老化，不断死机等问题。具体问题如下：

（1）工程师站和操作站为戴尔 OptiPlex GX110，所使用的操作系统为Windows NT 4.0，目前市场上已没有工作站支持该操作系统。2台工作站均处于随时崩溃的边缘，经常死机。由于硬件老旧，工作站死机后很可能损坏无法再次启动。一旦2台工作站均损坏，我们没有可以替换的硬件，工作站无法修复，操作工将无法对离心机运行状况进行监控，只能停车，影响压气站的正常生产。其次，操作站的操作键盘已经使用16年，键盘面板破损，按键不灵敏，操作人员在操作时需要多次重复键入才能正确输入参数，降低了离心机的调节效率。

（2）由于DCS系统电子原件老化，经常出现离心机轴振动过高、轴位移过高等误报警，这些误报警会导致离心机联锁停车。而在开车过程中，若离心机开车时，DCS系统出现振动、轴位移等误报警的状况，离心机将无法正常开车，甚至多次开车不成功，浪费了大量的天然气和时间，将会造成巨大的经济损失。

（3）由于设备老化，操作系统经常出现通讯冲突、信息中断的状况，使得岗位员工对离心机压力、流量等参数的调节滞后，不能使离心机在一个稳定的工况下运行，这不仅会引起离心机停车，还给生产带来安全隐患。

三、升级措施

为更好的适应目前操作需求，优化调整工况，应将原有的DCS老系统进行升级。

（一）控制系统由CS1000系统升级为横河公司的CENTUM VP系统

在原有的控制回路的基础上，CENTUM VP系统提供更多的回路点数、长趋势记录功能。用于保存PID过程报警高低值、偏差、累积量、阀位值、阀门限位值、各类系统报警值以及网络自诊断等参数，提供升级后功能更加强大的组态平台。

（二）数据采集组态520个回路

修改原有组态增加数据采集功能520个回路；通过并行工程组态作业及互交系统的生成功能以达到高效能的工程作业。物体导向性及绘画式的组态功能使各种模拟回路、数据及顺序逻辑可以达成。使得系统能达到200，000个工位号，256个站点。

此项目采用先进的Windows 7作为操作平台。HIS是采用Windows 7作为操作系统，它的主要的特点：支持100，000个工位号，支持2560个趋势点，支持2500个流程窗口（包括流程图画面，控制组画面和总貌画面）这使市场上通用的商业数据库及通讯软件能在它上面运转。在HIS的屏幕上，操作员可以观察到所有挂在通信总线的各个配备状况，可以观察到控制站上的某一个I/O点的情况。屏幕的刷新速度快达1秒。HIS可以显示各种画面；如流程图、控制组、趋势等。它也可以监视设备，通过指令窗口发送指令，记录报警及其它事项和确认报警。在HIS操作窗口的工具栏上，有过程报警指示和系统报警指示两个知识灯。当报警产生时各自针对过程报警和系统报警发出报警信号。报警声音分为7种， 分别对应不同级别的过程报警和系统报警。在过程报警信息画面中可显示最新生成的报警信息。每个HIS可存储的 信息到EXCEL文件中，也可手动保存。HIS可显示系统状态画面，如果系统发生故障，系统通过自检测会产生系统报警信息，同时在系统状态画面中可时实显示报警的具体设备的状态，显示故障信息。方便维护人员维修。

此外，横河一个操作站HIS支持双显示屏连接，在一个操作站上同时可以在二个显示屏上显示不同的窗口，以增加每个操作站的操作能力。操作员可以通过操作员站键盘或鼠标对连在HIS上的二个显示器上不同的流程图，或控制面板或趋势图或报警信息进行操作。这样可以大大的提高一个HIS的利用率，同时提高操作效率。

升级后横河DCS系统可以实现二次开发，由组态工程师输入的部分，都可以依据用户的需要而直接输入汉字。流程图画面等供操作人员使用的界面中全部可以直接使用中文WINDOWS的汉字输入方法调用中文WINDOWS的汉字字库，并在操作员站上做直接显示。

（三）标准状态功能软件升级为CENTUM VP

操作和监视面板：包括总貌画面，控制分组画面，参数调整画面，操作员指导信息画面，报警画面和趋势画面。标准的视窗操作功能。趋势记录功能。操作员提示功能：包括过程报警，屏幕硬拷贝，操作员分组和级别保护功能。系统维护功能：包括系统组件状态显示，系统报警等。系统工具：包括文件维护，下装，和保存等。

（四）OPC接口组态升级为CENTUM VP

OPC数据接口软件包提供了HIS作为过程数据服务器的功能。HIS和FCS拥有实时的过程数据和保存的趋势数据库。为了存取这些数据，必须有一个开放的数据存取接口。这样的一个接口起到了一个防火墙的功能，并且通过它DCS系统可以非常容易得与其他系统相连。

（五）MODBUS通讯软件升级为CENTUM VP，组态回路120个

设计组态、仿真调试及操作监视。采用Windows 7作为操作系统。运行操作和监视。采用了Windows 7作为操作系统，使系统具有很强的安全性和稳定性。通过并行工程组态作业及互交系统的生成功能以达到高效能的工程作业。将原有工程师站操作系统升级为WINDOWS 7，横河软件升级为CENTUM VP，保留原有功能。物体导向性及绘画式的组态功能使各种模拟回路、数据及顺序逻辑可以达成。

升级后使得每个操作接面站都能互相备份，互为冗余，并能在线诊断故障、报警、切换和维修提示。具有各种常规的控制块、顺序控制块和符合ISA SP88.01标准的批量控制软件。其他功能转换20项。将V net 控制总线作为连接各个站点（FCS，HIS，BCV 等）的实时控制总线。增加PID调节功能6种；压力调节，温度调节，液位调节，流量调节，串级调节，分程调节。完善设备的开关、启停及安全，联锁保护等控制功能80套。

四、改造效果

升级后，系统由原来的CS1000系统升级为VP系统。此系统安装在WINDOWS 7操作平台下，有利于后期的改造升级。VP系统是横河最新的DCS系统，其稳定性和可操作性相比于CS1000有了很大的提高。通过改造，消除了HIS站因元件老化运行不稳定的问题。消除了系统误报警。操作工在操作时系统反馈迅速，极大提高了安全性能。

按照此方案进行升级，既能节约购置新系统的投资，又能使得全站DCS系统与当前的各项操作需求相吻合，是一个非常經济的优化升级方案。

【参考文献】

【1】徐飞，仇志敏，张正斌 DCS系统中DCS系统设计及先进控制应用 《电子世界》，2014（16）：177-177.

【2】廖芳芳 DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨 《西南交通大学》，2005.