埕海油田DCS系統(tǒng)應(yīng)用分析

王海亭（大港油田灘海開發(fā)公司，天津大港 300280）

埕海油田DCS系統(tǒng)應(yīng)用分析

王海亭（大港油田灘海開發(fā)公司，天津大港 300280）

灘海開發(fā)公司主要生產(chǎn)區(qū)域分布在埕海油田，埕海油田油氣開采區(qū)域主要分布在淺海，淺海開采面積小、難度大的特點(diǎn)，直接決定著生產(chǎn)區(qū)域具有高安全可靠性和高自動(dòng)化控制水平。目前埕海油田已經(jīng)具備較高的自動(dòng)化控制水平，不僅從成撬裝置到整個(gè)過程控制系統(tǒng)都有廣泛應(yīng)用著PLC控制系統(tǒng)，并且在多功能站點(diǎn)采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。本文從自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、DCS系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)、維護(hù)保養(yǎng)以及埕海油田現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例等方面展開研究。

自動(dòng)控制；DCS系統(tǒng)；埕海油田維護(hù)；故障處理

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

目前，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)貫穿于在石油化工生產(chǎn)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，自控系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)人員為了更好地掌控現(xiàn)場，需要對自動(dòng)控制的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行掌握，以下從自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制形式、管路及儀表圖等方面進(jìn)行介紹。

1.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)控制形式

自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種最基本的控制形式：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。

開環(huán)控制是一種最簡單的控制方式，其特點(diǎn)是：在控制器與被控對象之間只有順向控制作用而沒有反向聯(lián)系，即控制是單方向進(jìn)行的，系統(tǒng)的輸出量對控制作用沒有影響，控制作用直接由系統(tǒng)的輸入量經(jīng)控制器產(chǎn)生。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，對于每一個(gè)參考輸入量，就有一個(gè)與之相對應(yīng)控制作用和相應(yīng)的工作狀態(tài)及輸出量。開環(huán)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：系統(tǒng)的控制精度取決于組成系統(tǒng)的元器件的精度和特性調(diào)整的精度，因此對于元器件的要求比較高。開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 ：開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖

閉環(huán)控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，其特點(diǎn)是：在控制器和被控對象之間，不僅存在著順向控制作用，而且存在著反向作用，即控制系統(tǒng)的輸出量對控制作用有直接影響。閉環(huán)控制能夠檢測出輸出量并將其送回到系統(tǒng)的輸入端，與輸入量進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生偏差信號，偏差信號作用于控制器上，使系統(tǒng)的輸出量向著趨向于期望輸出量而減少誤差的方向變化。閉環(huán)控制實(shí)質(zhì)就是利用系統(tǒng)的輸出對控制器的作用來減少系統(tǒng)的偏差，從而提高系統(tǒng)控制精度。閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 ：閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖

1.2 管線及儀表圖（P&ID圖）

P&ID圖是用線條、圓形和球形為基礎(chǔ)的符號將平臺(tái)上各設(shè)備橇塊內(nèi)的配管及儀表布局和外部接口進(jìn)行綜合描述，P&ID圖中既表明了物料的流向又標(biāo)明了所用現(xiàn)場儀表的類型、設(shè)點(diǎn)、安裝位置及儀表的外接口情況。

（1）管路及儀表圖對儀表管路、氣動(dòng)管路、液動(dòng)管路以及電路所做的標(biāo)記如圖3所示；

圖3 ：管路標(biāo)記

（2）各類儀表的位置標(biāo)記符號如圖4所示；

圖4 ：儀表的位置標(biāo)記符號

與油氣生產(chǎn)的管路及儀表圖有關(guān)的常用符號如控制閥、減壓閥等如圖5所示。在儀表回路中，操作標(biāo)志的第一個(gè)字母應(yīng)根據(jù)該回路所測變量來選擇。如P代表壓力、T代表溫度、F代表流量、L代表液面。

圖5 ：工藝管路及儀表圖常用符號

2 集散控制系統(tǒng)（DCS）

DCS(Distributed control systems)：集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。

2.1 DCS系統(tǒng)功能

①順序/控制、邏輯、定時(shí)、記數(shù)；②模擬控制功能，PID；③算術(shù)運(yùn)算；④信息處理、計(jì)算機(jī)接口；⑤歷史趨勢、報(bào)警記錄；⑥人機(jī)接口、數(shù)據(jù)庫等。

2.2 DCS系統(tǒng)特點(diǎn)

①高可靠性；②開放性；③靈活性；④操作便捷；⑤易于維護(hù)

3 DCS系統(tǒng)日常維護(hù)及故障排查

3.1 日常維護(hù)

①預(yù)備易損件的備品：鼠標(biāo)、鍵盤等。②定期更換CP硬盤或預(yù)備硬盤備件，以確保硬盤出現(xiàn)故障能及時(shí)更換。③每年最少對CP、控制機(jī)柜吹掃一次。④定期對機(jī)柜卡件接線情況進(jìn)行檢查、對IO卡件指示燈狀態(tài)進(jìn)行檢查。⑤每月對每個(gè)CP站做一個(gè)全硬盤備份，每次修改組態(tài)后必須對工程師站做全硬盤備份。

3.2 系統(tǒng)故障處理

3.2.1 操作站死機(jī)或藍(lán)屏

故障現(xiàn)象：長時(shí)間操作站實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)不刷新或藍(lán)屏，不能控制系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行，按各種鍵均沒有反應(yīng)、其他操作站運(yùn)行和監(jiān)控正常等。

處理步驟：

首先，將該計(jì)算機(jī)的相關(guān)運(yùn)行監(jiān)控操作改到其他的計(jì)算機(jī)進(jìn)行，直到該計(jì)算機(jī)恢復(fù)控制。

接著，強(qiáng)行將故障CP站重新啟動(dòng)，并啟動(dòng)DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，重啟正常則投入正常使用。

若重啟CP站不能迅速恢復(fù)中控控制，則應(yīng)及時(shí)對硬盤、顯卡等部件進(jìn)行檢查，檢查到故障部件及時(shí)更換，若現(xiàn)場檢測不到問題點(diǎn)，則需更換備用CP，并于FOXBORO廠家溝通對故障CP進(jìn)行檢測。

3.1.2 某控制點(diǎn)數(shù)據(jù)無假數(shù)

故障現(xiàn)象：某控制點(diǎn)數(shù)據(jù)為負(fù)值或假數(shù)。

首先找出故障點(diǎn)對應(yīng)的位號，從對應(yīng)機(jī)柜相應(yīng)卡件的對應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行檢查，若卡件接線松動(dòng)或虛接，及時(shí)緊固接線，恢復(fù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

若機(jī)柜卡件、現(xiàn)場儀表（閥門）均正常工作且接線沒有問題，則需要儀表（閥門）與機(jī)柜卡件之間電纜的通斷情況進(jìn)行檢查。

4 實(shí)例分析

埕海1-1人工島自控系統(tǒng)工程師站藍(lán)屏故障處理

2014年1月24日18點(diǎn)半左右，埕海1-1人工島工程師站突然藍(lán)屏，現(xiàn)場值班人員迅速和技術(shù)人員取得聯(lián)系。在技術(shù)人員與值班人員電話溝通處理無果的情況下，技術(shù)人員第一時(shí)間到現(xiàn)場進(jìn)行故障處理。現(xiàn)場處理前首先確保兩臺(tái)操作員站工作正常，然后對工程師站進(jìn)行分析處理后（設(shè)置修改、內(nèi)存條更換等簡單處理），排除內(nèi)存條故障，初步判斷為工程師站硬盤等硬件故障，計(jì)劃用備用硬盤更換故障機(jī)自身硬盤。

發(fā)現(xiàn)問題到處理問題總共不到12小時(shí)，其中還包括漲潮封路的時(shí)間和后半夜休息時(shí)間。此次故障若備品備件不足或全硬盤備份不及時(shí)都將會(huì)導(dǎo)致工程師站不能及時(shí)恢復(fù)。

5 結(jié)語

DCS系統(tǒng)目前廣泛地使用在諸多生產(chǎn)現(xiàn)場，并且深入到生產(chǎn)現(xiàn)場的每一個(gè)環(huán)節(jié)。DCS系統(tǒng)使用大大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是若維護(hù)不到位將會(huì)給擾亂生產(chǎn)秩序，甚至導(dǎo)致停產(chǎn)。因此在生產(chǎn)過程中要想用好DCS系統(tǒng)，不僅要會(huì)用，還要定期對其做好維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)也要對重要備件做好儲(chǔ)存。

[1]竇曰軒；自動(dòng)控制原理；北京.機(jī)械工業(yè)出版社；2006年.

王海亭（1980-）,女，工程師，灘海自動(dòng)化信息室主任，畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)負(fù)責(zé)灘海開發(fā)公司工藝研究所自動(dòng)化信息室全面工作。