ECS-700系統(tǒng)在加氫實(shí)驗(yàn)裝置上的應(yīng)用

余偉 王麗 紀(jì)甜甜

摘要 中控WebField ECS-700系統(tǒng)是致力于幫助用戶實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化的大規(guī)模聯(lián)合控制系統(tǒng)，試驗(yàn)中利用該系統(tǒng)組成小型局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了35套加氫裝置的管理和控制，為后續(xù)在各大型設(shè)備中使用奠定了基礎(chǔ)。該系統(tǒng)最大支持32個(gè)工程，60個(gè)控制域和128個(gè)操作域，其中每個(gè)控制域支持60個(gè)控制站，每個(gè)操作域支持60個(gè)操作站，單域支持位號(hào)數(shù)量可達(dá)65000點(diǎn)。系統(tǒng)應(yīng)用冗余的供電系統(tǒng)、冗余的通信網(wǎng)絡(luò)、冗余的控制站等多冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行及快速無擾切換。對(duì)等C/S模式保證所有數(shù)據(jù)的對(duì)等交換。本次設(shè)計(jì)完成電子稱數(shù)據(jù)采集，PID時(shí)間比例控制等功能，在加氫裝置上穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】DCS控制系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)裝置 加氫裂化

ECS-700系統(tǒng)是中控InPlant整體解決方案的核心平臺(tái)，具有管理大型聯(lián)合裝置的一體化能力。該系統(tǒng)軟件為VisualField，由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件（VFSysBuilder）、組態(tài)管理軟件（VFExplorer）、監(jiān)控啟動(dòng)軟件（VFLaunch）組成，完成對(duì)加氫裝置的結(jié)構(gòu)組件，控制方案實(shí)現(xiàn)及實(shí)施監(jiān)控等功能。目前己將其成功應(yīng)用于35套加氫實(shí)驗(yàn)裝置中。

1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目中的35套小型加氫實(shí)驗(yàn)裝置有18套反應(yīng)器為鹽浴爐、17套為電爐。裝置分兩排建設(shè)于實(shí)驗(yàn)廠房中，機(jī)柜及操作站共分3個(gè)控制室設(shè)置，設(shè)立5個(gè)操作站，每套實(shí)驗(yàn)裝置單獨(dú)設(shè)立一個(gè)機(jī)柜。項(xiàng)目共使用8對(duì)控制器，按照實(shí)驗(yàn)裝置分布及機(jī)柜排布情況進(jìn)行分站控制。實(shí)驗(yàn)裝置使用VisualField軟件進(jìn)行編程及實(shí)施控制。

控制單元由FCU711主控制器模塊、各種I/O模塊及異構(gòu)通訊模塊組成，每對(duì)控制器下掛接多套實(shí)驗(yàn)裝置，由本地機(jī)柜和擴(kuò)展機(jī)柜構(gòu)成。單套實(shí)驗(yàn)裝置的多種控制繼電器，控制溫度的固態(tài)繼電器以及與現(xiàn)場(chǎng)接線箱相連的接線端子等合理地布置于控制機(jī)柜中。操作站是最主要的人機(jī)交互界面，與Windows操作界面相同，用戶很容易掌握系統(tǒng)操作。每個(gè)操作站均可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)35套裝置的監(jiān)視、控制和管理，每個(gè)控制柜控制信息均可反饋在每個(gè)操作站上，完全實(shí)現(xiàn)對(duì)等C/S模式?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

1.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接方式

該系統(tǒng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包含過程控制網(wǎng)SCnet、I/O總線。過程控制網(wǎng)SCnet基于以太網(wǎng)，支持總線型、星型、環(huán)型多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。I/O總線包括本地I/O總線（L-BUS）和擴(kuò)展I/O總線（E-BUS），其中E-BUS基于以太網(wǎng)構(gòu)建。

ECS-700系統(tǒng)支持通過PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方系統(tǒng)連接，并支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連接信息管理網(wǎng)，共享數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）歷史趨勢(shì)服務(wù)器采用冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)一臺(tái)歷史趨勢(shì)服務(wù)器故障停機(jī)時(shí)，另一臺(tái)歷史占空比=詠寬時(shí)間/周期=MU

圖4：PID輸出轉(zhuǎn)化為時(shí)問比例示意圖趨勢(shì)服務(wù)器會(huì)自動(dòng)工作，不影響所有數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)的記錄。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝操作人員少的情況決定，將所有操作站設(shè)置為一個(gè)操作域，可以對(duì)任一裝置進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，運(yùn)行人員可以在任一操作站進(jìn)行所有操作。

（3）為了保證系統(tǒng)的安全性，啟動(dòng)方式采用控制系統(tǒng)啟動(dòng)及按鈕柜按鈕啟動(dòng)同時(shí)完成后作用的方式;報(bào)警方式采用了控制系統(tǒng)聲音報(bào)警及報(bào)警燈同時(shí)報(bào)警和溫度安全開關(guān)超溫自動(dòng)斷電的方式。

報(bào)警的報(bào)警燈有控制器的數(shù)字量信號(hào)輸出DO驅(qū)動(dòng)，引起報(bào)警的信號(hào)來源可以是溫度、壓力等工藝參數(shù)，也可以來是溫度安全開關(guān)TSS等。報(bào)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(qū)動(dòng)DCS的聲音報(bào)警，經(jīng)過DCS的DO點(diǎn)輸出驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈動(dòng)作。

為了保護(hù)反應(yīng)器爐，設(shè)置多個(gè)（電爐）或兩個(gè)（鹽?。囟劝踩_關(guān)，其常開接點(diǎn)與電爐的供電電爐交流接觸器MC組成回路，接法如圖3，當(dāng)溫度超過設(shè)定值上限時(shí)，則自動(dòng)斷開該交流接觸器（圖中DO-MC），將反應(yīng)爐電源斷開。同時(shí)，經(jīng)DCS控制系統(tǒng)的DI模塊顯示反應(yīng)爐斷電狀態(tài)，啟動(dòng)聲光報(bào)警。

3 其他設(shè)計(jì)考慮

3.1 異構(gòu)通訊數(shù)據(jù)處理

具有異構(gòu)通訊協(xié)議的電子稱和其他儀表，通過異構(gòu)通訊卡件實(shí)現(xiàn)串口互聯(lián)，通過VisualField軟件進(jìn)行編程組態(tài)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集工作。以電子稱為例進(jìn)行說明稱重?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集：

（1）在VisualField軟件中先建立異構(gòu)通訊硬件，在硬件下設(shè)立電子稱能實(shí)現(xiàn)的通訊方式（本項(xiàng)目的傳輸編碼為ASCII碼），采用電子稱可以識(shí)別的命令及響應(yīng)格式實(shí)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)的應(yīng)答。

（2）將硬件中建立的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)更新到位號(hào)信息表中，對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)電子稱位號(hào)的組態(tài)，入：WT01，WT02等，同時(shí)在位號(hào)信息表中進(jìn)行轉(zhuǎn)換方式，上下限量程、單位等的組態(tài)。

（3）將完成的組態(tài)下載到主控制器中就可以進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)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(zhuǎn)化為時(shí)間比例后采用固態(tài)繼電器進(jìn)行輸出控制?？刂品椒ㄒ妶D4。

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

（2）根據(jù)實(shí)際工藝條件的情況選擇脈沖周期，本項(xiàng)目選擇周期為10秒。在此基礎(chǔ)上將實(shí)現(xiàn)溫度控制輸出的MV和脈沖周期的占空比，提供驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器的脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了給電爐供電的固態(tài)繼電器PID控制，達(dá)到保溫或升溫的目的。

4 結(jié)束語

ECS-700系統(tǒng)在35套小型加氫實(shí)驗(yàn)裝置的成功實(shí)施為加氫裝置的大型化奠定了基礎(chǔ)，硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)的全面化也提高了裝置的安全性、可操作性。

參考文獻(xiàn)

[1]張金璽.Honey well DCS系統(tǒng)在加氫裂化實(shí)驗(yàn)裝置上的應(yīng)用[J].撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.