控制系統(tǒng)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(yè)在向著大型化、一體化、智能化方向轉(zhuǎn)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(qū)域內(nèi)各生產(chǎn)裝置的內(nèi)操和管理人員集中到中心控制室，實現(xiàn)生產(chǎn)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(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)操作站進行搬遷，37套裝置共有73套控制系統(tǒng)的操作站需要搬遷，分別是：DCS控制系統(tǒng)36套，SIS或CCS控制系統(tǒng)25套, PLC控制系統(tǒng)10套, CCC控制系統(tǒng)2套，73套控制系統(tǒng)分為9個不同的系統(tǒng)廠商品牌。控制系統(tǒng)操作站搬遷工作量大和難度大，設(shè)計單位和儀表車間密切配合，聯(lián)系各個系統(tǒng)廠家到裝置現(xiàn)場調(diào)查落實控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各系統(tǒng)廠家之間的關(guān)聯(lián)工作，在技術(shù)談判中吸取各家的意見，不斷修改完善方案，然后對各系統(tǒng)廠家提出統(tǒng)一的技術(shù)要求。

1 對各系統(tǒng)廠家提出的主要技術(shù)要求

1.1 遠程I/O站的設(shè)置

目前裝置的操作室和機柜間在同一個控制室，SIS系統(tǒng)或CCS系統(tǒng)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(guān)、按鈕及指示燈信號就不能再通過電纜接至現(xiàn)場機柜間系統(tǒng)機柜的I/O卡件，需要在中心控制室設(shè)置SIS系統(tǒng)或CCS系統(tǒng)的遠程I/O站，輔操臺上的開關(guān)、按鈕及指示燈信號通過電纜接至系統(tǒng)遠程I/O站的卡件。

1.2 控制系統(tǒng)連接光纜設(shè)置原則

在設(shè)計過程中，討論過不同的方案，每套裝置的現(xiàn)場機柜間與中心控制室之間敷設(shè)2根總光纜（冗余配置）或是不同系統(tǒng)各敷設(shè)2根光纜（冗余配置）。如敷設(shè)2根總光纜，裝置有DCS、SIS和CCS三套系統(tǒng)的情況下，光纖盒只能設(shè)在其中一套系統(tǒng)的機柜，則從光纖盒跨機柜到另一套系統(tǒng)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(tǒng)各敷設(shè)2根光纜，則光纜數(shù)量多，光纜及敷設(shè)費用較高。為確?？刂葡到y(tǒng)的安全，討論決定采用以下方案：有遠程I/O站的系統(tǒng)（如SIS、CCS系統(tǒng)）單獨敷設(shè)2根光纜，DCS系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)共用一根光纜，光纖盒安裝在SIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)，在網(wǎng)絡(luò)柜安裝DCS系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器，通過雙絞線與DCS系統(tǒng)交換機連接（本方案不采用鎧裝跳線），這樣保證了控制系統(tǒng)的安全，也解決了跳線難以保護的問題，節(jié)省了光纜及敷設(shè)費用。

1.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置及系統(tǒng)廠家分工

1.3.1 裝置控制系統(tǒng)只有DCS系統(tǒng)的情況

DCS系統(tǒng)從現(xiàn)場機柜間至中心控制室之間敷設(shè)2根光纜（冗余配置）。

在現(xiàn)場機柜間，增加光纖盒及其附件、光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備，如現(xiàn)有機柜沒有空間安裝新增設(shè)備則DCS廠家增設(shè)1個網(wǎng)絡(luò)柜。

在中心控制室，增加1個網(wǎng)絡(luò)/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關(guān)等設(shè)備。業(yè)主給網(wǎng)絡(luò)/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，由DCS廠家負責(zé)在此機柜配置空氣開關(guān)給DCS操作站和工程師站供電。

1.3.2 裝置控制系統(tǒng)有DCS和SIS兩種控制系統(tǒng)的情況

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

在現(xiàn)場機柜間，SIS系統(tǒng)增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件、光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備，DCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供，如現(xiàn)有機柜沒有空間安裝新增設(shè)備，則SIS廠家增設(shè)1個網(wǎng)絡(luò)柜。

在中心控制室，SIS廠家設(shè)置遠程I/O站、網(wǎng)絡(luò)/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關(guān)等設(shè)備，DCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供，機柜的數(shù)量根據(jù)實際情況而定，盡可能將各種功能區(qū)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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)/電源柜，DCS交換機和光電轉(zhuǎn)換器的電源由SIS廠家提供。業(yè)主為網(wǎng)絡(luò)/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，SIS廠家負責(zé)在此機柜配置空氣開關(guān)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(tǒng)包括DCS、SIS和CCS的情況

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

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

在現(xiàn)場機柜間，CCS系統(tǒng)需設(shè)置遠程I/O站的情況下，CCS系統(tǒng)增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件等設(shè)備，如CCS系統(tǒng)現(xiàn)有機柜沒有空間安裝新增的設(shè)備則增設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)柜。

在現(xiàn)場機柜間，SIS系統(tǒng)增加遠程擴展機架(本地)、光纖盒及其附件、光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備，DCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供；CCS系統(tǒng)沒有遠程I/O站的情況下，CCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供。如現(xiàn)有機柜沒有空間安裝新增設(shè)備，則SIS廠家增設(shè)1個網(wǎng)絡(luò)柜。

在中心控制室，在CCS系統(tǒng)需設(shè)置遠程I/O站的情況下，采用以下方案： SIS廠家設(shè)置遠程I/O站、網(wǎng)絡(luò)/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關(guān)等設(shè)備，DCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供，機柜的數(shù)量根據(jù)實際情況而定，盡可能將各種功能區(qū)域分開布置；CCS廠家配置1個遠程I/O（網(wǎng)絡(luò)）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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)/電源柜，DCS交換機和光電轉(zhuǎn)換器所用的電源由SIS廠家負責(zé)。

在中心控制室，在CCS系統(tǒng)沒有遠程I/O站的情況下，采用以下方案：SIS廠家設(shè)置遠程I/O站、網(wǎng)絡(luò)/電源柜、光纖盒及其附件、光電交換機、空氣開關(guān)等設(shè)備，DCS和CCS系統(tǒng)所用的光電轉(zhuǎn)換器也由SIS 廠家提供，機柜的數(shù)量根據(jù)實際情況而定，盡可能將各種功能區(qū)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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)/電源柜，DCS、CCS的交換機和光電轉(zhuǎn)換器所用的電源由SIS廠家負責(zé)。

在中心控制室，業(yè)主為SIS網(wǎng)絡(luò)/電源柜提供2路UPS和1路GPS電源，由SIS廠家負責(zé)在此機柜配置空氣開關(guān)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(fēng)扇、濾網(wǎng)和溫控開關(guān)，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(wù)器，操作系統(tǒng)升級為Server2008。顯示屏統(tǒng)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(wù)。

1.6 GPS時鐘同步的要求

在中心控制室設(shè)置GPS時鐘源，采用網(wǎng)絡(luò)時鐘同步，在中心控制室設(shè)置2套GPS天線，通過同軸電纜接至機柜間的2套時鐘服務(wù)器，從時鐘服務(wù)器的以太網(wǎng)接口給每個系統(tǒng)廠家提供1路時鐘源，接至每個系統(tǒng)廠家的最高一層系統(tǒng)總交換機，從系統(tǒng)總交換機給每套系統(tǒng)提供時鐘同步信號，系統(tǒng)廠家須考慮涉及本公司的全部系統(tǒng)實現(xiàn)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(zé)輔操臺面板的設(shè)計，提供輔操臺面板的設(shè)計圖紙及提供按鈕、開關(guān)、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(zé)集成。

2 控制系統(tǒng)操作站搬遷的實施方案

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

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

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

控制系統(tǒng)連接圖如圖1所示。

2.1 DCS系統(tǒng)操作站搬遷的實施方案

圖1 控制系統(tǒng)連接圖

目前煉油廠有五套EMERSON的DeltaV系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的安裝和投運時間的不同，各系統(tǒng)的軟件版本也是新舊不一，使用的服務(wù)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(tǒng)的可靠性，方便操作及今后的維護需要，同時進行系統(tǒng)的升級改造。將五套DeltaV系統(tǒng)統(tǒng)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(wù)器和工作站的操作系統(tǒng)，DeltaV的軟件版本統(tǒng)一為V11.3.1或以上的版本。

五套DeltaV系統(tǒng)的內(nèi)操站全部整合到中心控制室后，增加1臺公共服務(wù)器，系統(tǒng)工程師通過PC ANYWHERE方式在中心控制室對五套系統(tǒng)進行遠程軟件組態(tài)修改和維護。

在現(xiàn)場機柜間，現(xiàn)有交換機為CISCO含光電模塊的交換機，由于升級后的DeltaV系統(tǒng)與CISCO交換機匹配有問題，而且赫茲曼的光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(lián)合外操間，增加1對赫茲曼含光電轉(zhuǎn)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(xiàn)場機柜間設(shè)置1臺T620服務(wù)器作為工程師站，2臺T3600作為應(yīng)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(nèi)操站。在航煤加氫聯(lián)合外操間設(shè)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(yīng)此屏幕比例需要設(shè)計的，因此需要進行流程畫面的組態(tài)修改工作。

2.2 SIS&CCS系統(tǒng)操作站搬遷的實施方案

目前SIS&CCS系統(tǒng)輔操臺開關(guān)按鈕信號從蠟加聯(lián)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(shè)遠程I/O站。系統(tǒng)擴展及連接方式為：在現(xiàn)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(tǒng)與原系統(tǒng)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(tǒng)通過冗余光纜與主系統(tǒng)I/O BUS 總線連接。

在裝置現(xiàn)場機柜間，增加系統(tǒng)機柜1個，安裝遠程擴展系統(tǒng)(本地)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，機柜安裝在原系統(tǒng)機柜旁，設(shè)備供電由原系統(tǒng)供出。原光電一體switch（單模）2個（移至新增系統(tǒng)機柜內(nèi)安裝），用于系統(tǒng)與本地及遠程計算機通信；增加光電轉(zhuǎn)換器2臺，用于SIS外操站；增加光電轉(zhuǎn)換器4臺，用于DCS系統(tǒng)（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(lián)合外操間通信）；同時將系統(tǒng)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(tǒng)(遠端)、遠程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；增加網(wǎng)絡(luò)/電源柜1個，用于安裝DCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及空氣開關(guān)；新增光電一體switch 2個（單模），用于系統(tǒng)與遠程計算機通信；增加光電轉(zhuǎn)換器2臺，用于DCS系統(tǒng)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(xiàn)場機柜間通信。CONSEN提供輔助操作臺面板設(shè)計圖紙及提供緊急停車按鈕、帶鎖開關(guān)、手動復(fù)位開關(guān)、選擇開關(guān)、信號報警器等給輔操臺供貨商，由輔操臺供貨商負責(zé)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(yīng)此屏幕比例需要設(shè)計的，因此需要進行流程畫面的組態(tài)修改工作。

在航煤加氫聯(lián)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(zhuǎn)換器2臺，用于DCS系統(tǒng)；增加24口光纖盒、接線附件尾纖及跳線1套，用于與現(xiàn)場機柜間通信。

3 結(jié)束語

茂名石化在2013年煉油全停檢修期間，控制系統(tǒng)操作站搬遷工作量大和難度大，存在控制系統(tǒng)類型多、廠商品牌多、同一品牌的控制系統(tǒng)因出廠時間不同導(dǎo)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(tǒng)現(xiàn)狀進行調(diào)查落實，發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在的問題，提出優(yōu)化方案，對各系統(tǒng)廠家提出統(tǒng)一的技術(shù)要求，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)廠家之間的工作。由于準(zhǔn)備工作充分細致，控制系統(tǒng)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(shè)計及施工的整個過程，整理出項目建設(shè)的一些經(jīng)驗體會，與大家探討，供同行人員參考。

[1] 黃步余, 葉向東, 范宗海等. GB/T50770-2013石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[M]. 北京:中國計劃出版社, 2013.

[2] 王同堯, 嚴(yán)明春, 施建設(shè). SH/T006-2012石油化工分散控制系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[M]. 北京: 中國石化出版社, 1999.

[3] 周懋忠, 呂明倫, 劉一笑. SH/T3082-2003石油化工儀表供電設(shè)計規(guī)范[M]. 北京: 中國石化出版社, 2003.

[4] 王同堯, 漢建德. 石油化工控制室常見設(shè)計問題探討[J]. 石油化工自動化, 2012, 48 (1) : 1-9.