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摘 要:本文共分两部分,第一部分着重介绍Honeywell公司的TPS系统。第二部分着重介绍该系统在催化重整装置中对一些特殊控制功能的实现方法。
关键词:DCS TPS系统控制方案
中图分类号:TE966 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0129-02
炼油厂催化重整装置的主控室内原来采用盘装二次表的控制方式。在今年的改扩建工程中新增了许多回路。但控制盘已无法增加二次表,且原来的二次表由于运行多年,故障率高,已无法满足生产的需要。因此在改造工程中将室内的通道式仪表盘取消,更换为集散控制系统。经过技术招标,采用了Honeywell公司的TPS系统。
1 Honeywell的TPS系统
Honeywell TPS系统由以下5部分组成
1.1 操作站GUS
它是由显示器、主机、键盘、鼠标等组成的人机接口,实现集中监视、集中操作和集中管理。TPS系统采用Windows NT操作系统,具有技术先进、功能强大、操作方便、开放性好、安全性高等优点。TPS系统将自动控制功能与信息管理技术融为一体,可以向用户提供全方位的解决方案。
1.2 历史模件HM
HM用于存储系统信息及与生产过程相关的历史数据。在硬件上为硬盘冗余结构。具体存储内容包括:①连续过程历史数据;②事件杂志;③过程事件;④系统顺序事件;⑤图形文件;⑥数据库;⑦用户文件;⑧系统组态文件;⑨系统文件;⑩在线分析软件。
1.3 网络接口模件NIM
NIM提供了LCN与UCN网络之间的通道,完成LCN与UCN网络之间的传输技术和通讯协议的转换。NIM的冗余配置使得当主NIM发生故障时,自动切换到备用的NIM上,保证操作的连续性。1)高性能控制器HPM;HPM具有高度灵活的数据采集输入输出和控制功能,可实现常规控制、逻辑控制和顺序控制。它采用先进的多处理器结构,用不同的处理器完成不同的任务。HPM包括高性能过程管理站模件HPMM、I/O子系统、FTA及电源等组成。HPMM由控制/通讯卡及I/O链路接口卡组成。I/O子系统由多种I/O信号处理卡完成所有现场信号的采集和控制功能,不需要HPMM介入。2)控制网络;包括局域控制网络LCN和万能控制网络UCN。LCN网实现集中管理,UCN网实现过程功能,与HPM、LM、SM、PLC等相连,实现各种控制功能。
2 DCS系统的施工及控制系统的组态
2.1 DCS系统的施工
此次改造将原来的通道式仪表盘拆除,室内所有的盘装、架装表均取消,只保留现场来的信号电缆。新增的DCS系统主要包括两台操作站、一台工程师站、一个LCN机柜(内部装有HM和NIM)、两个HPM柜、一个电源柜、一个安全栅柜。由于设计院不负责控制室内的设计,因此有关各个机柜的摆放、控制站硬件资源的分配、电源的分配、回路接线图等都由我们自己设计;现场的机柜安装、回路接线由我们自己完成;用户软件的组态也由我们自己完成,因此整个DCS系统的施工完全是由我們仪表分公司独立完成。从两个多月的运行情况看,系统工作完全正常、。这充分表明仪表分公司在有关DCS系统的总体规划、现场施工、软件组态等方面已具有相当强的实力。
2.2 控制系统软件的组态
主要包括以下几大部分:
1)LCN网络的组态;主要定义LCN网络上的节点的地址、类型、硬件配置等;以及系统参数的设置;HM的存储空间的划分及初始化;系统软件的拷贝.2)UCN网络的组态;主要定义UCN网络上的节点地址、类型、硬件配置等;硬件I/O点的组态,控制算法的选择及回路的连接;3)数据库的组态;主要定义每个操作区域中包含的单元数,操作组的定义,多种记录的编制4)用户流程图的绘制;流程图中具有现场各种工艺参数的实时数据显示,以及塔罐液位、机泵运转等动态显示,是操作员监视、控制生产过程的窗口。5)连续历史组的组态;将需要进行历史存储的工艺参数进行定义 6)用户自定义键的组态;用于定义最多86个用户自定义键的功能,例如用于调用某个流程图、操作组等画面。
2.3 特殊控制功能的实现
催化重整自控系统除常规单回控制外,还有串级、分程、选择控制等复杂控制回路。另外,原设计中有专门用于实现装置ESD功能的PLC和辅助操作台。但施工过程中,设计出变更将PLC和辅助操作台取消,由DCS系统实现装置ESD功能。这是此次DCS系统改造施工中的技术难点。下面重点对DCS系统如何实现装置ESD联锁功能进行介绍。
本装置ESD联锁主要功能是:①、当燃料气压力低低时关闭燃料气紧急切断阀,防止回火;②、当进料泵出口流量低低时,停泵并关闭相应加热炉的燃料气紧急切断阀;③、当四合一炉的鼓风机停止运行时,打开四个快开风门继续供风。
ESD联锁功能通过以下两个方面实现:
(一)模拟操作台功能的实现
原设计中有辅助操作台,上面安装有多个旁路切换开关、手动联锁按钮、复位按钮。操作台取消后,必须在DCS操作站上做一幅模拟操作台功能的流程图,上面画有各种开关及按钮。这些开关及按钮必须向真的一样可以操作,实现其特定功能。
要实现上述功能,首先要找到合适的功能块,使它的某个参数既能够被画面上的操作改变状态,而且又能作为逻辑功能块的输入信号。经过查找、测试,选择了“Switch”模块,它的S1、S2等参数既能被画面操作改变状态,又能作为逻辑功能块的输入信号。其次要对模拟操作台画面中的开关或按钮编辑脚本,实现正确的操作及显示。下面是开关的脚本,它实现的功能是:用鼠标左键单击开关的图形,则弹出一个对话框,提示你是否进行操作,如果选择是的,则系统自动改变相应的“Switch”模块的S1、S2的状态,同时改变箭头的偏转方向及颜色。
(二)联锁逻辑功能的实现
逻辑点主要包括逻辑块、输入连接、输出连接、旗标点、数字点等几部分(如图1)。
1个逻辑点最多可以有12个输入、24个逻辑块、12个输出。实际数量由LOGMIX参数决定,有12-24-4、12-16-8、12-8-12三种组合方式。逻辑块能完成的功能如下:
从表1可以看出逻辑点所提供的功能完全满足实现装置ESD联锁逻辑功能的要求。组态后的逻辑功能经过开工前的联锁调试以及开工中的应用,完全符合设计要求,能够起到紧急情况下安全保护的作用。
3 结论
从几个月的运行情况看,这套DCS系统运行平稳,提供的控制手段和控制精度完全满足工艺生产的要求。提供的操作界面友好、灵活,深受工艺人员的好评。当然从另一方面也体现出仪表分公司在DCS系统的施工方面具有很强的技术实力。
关键词:DCS TPS系统控制方案
中图分类号:TE966 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0129-02
炼油厂催化重整装置的主控室内原来采用盘装二次表的控制方式。在今年的改扩建工程中新增了许多回路。但控制盘已无法增加二次表,且原来的二次表由于运行多年,故障率高,已无法满足生产的需要。因此在改造工程中将室内的通道式仪表盘取消,更换为集散控制系统。经过技术招标,采用了Honeywell公司的TPS系统。
1 Honeywell的TPS系统
Honeywell TPS系统由以下5部分组成
1.1 操作站GUS
它是由显示器、主机、键盘、鼠标等组成的人机接口,实现集中监视、集中操作和集中管理。TPS系统采用Windows NT操作系统,具有技术先进、功能强大、操作方便、开放性好、安全性高等优点。TPS系统将自动控制功能与信息管理技术融为一体,可以向用户提供全方位的解决方案。
1.2 历史模件HM
HM用于存储系统信息及与生产过程相关的历史数据。在硬件上为硬盘冗余结构。具体存储内容包括:①连续过程历史数据;②事件杂志;③过程事件;④系统顺序事件;⑤图形文件;⑥数据库;⑦用户文件;⑧系统组态文件;⑨系统文件;⑩在线分析软件。
1.3 网络接口模件NIM
NIM提供了LCN与UCN网络之间的通道,完成LCN与UCN网络之间的传输技术和通讯协议的转换。NIM的冗余配置使得当主NIM发生故障时,自动切换到备用的NIM上,保证操作的连续性。1)高性能控制器HPM;HPM具有高度灵活的数据采集输入输出和控制功能,可实现常规控制、逻辑控制和顺序控制。它采用先进的多处理器结构,用不同的处理器完成不同的任务。HPM包括高性能过程管理站模件HPMM、I/O子系统、FTA及电源等组成。HPMM由控制/通讯卡及I/O链路接口卡组成。I/O子系统由多种I/O信号处理卡完成所有现场信号的采集和控制功能,不需要HPMM介入。2)控制网络;包括局域控制网络LCN和万能控制网络UCN。LCN网实现集中管理,UCN网实现过程功能,与HPM、LM、SM、PLC等相连,实现各种控制功能。
2 DCS系统的施工及控制系统的组态
2.1 DCS系统的施工
此次改造将原来的通道式仪表盘拆除,室内所有的盘装、架装表均取消,只保留现场来的信号电缆。新增的DCS系统主要包括两台操作站、一台工程师站、一个LCN机柜(内部装有HM和NIM)、两个HPM柜、一个电源柜、一个安全栅柜。由于设计院不负责控制室内的设计,因此有关各个机柜的摆放、控制站硬件资源的分配、电源的分配、回路接线图等都由我们自己设计;现场的机柜安装、回路接线由我们自己完成;用户软件的组态也由我们自己完成,因此整个DCS系统的施工完全是由我們仪表分公司独立完成。从两个多月的运行情况看,系统工作完全正常、。这充分表明仪表分公司在有关DCS系统的总体规划、现场施工、软件组态等方面已具有相当强的实力。
2.2 控制系统软件的组态
主要包括以下几大部分:
1)LCN网络的组态;主要定义LCN网络上的节点的地址、类型、硬件配置等;以及系统参数的设置;HM的存储空间的划分及初始化;系统软件的拷贝.2)UCN网络的组态;主要定义UCN网络上的节点地址、类型、硬件配置等;硬件I/O点的组态,控制算法的选择及回路的连接;3)数据库的组态;主要定义每个操作区域中包含的单元数,操作组的定义,多种记录的编制4)用户流程图的绘制;流程图中具有现场各种工艺参数的实时数据显示,以及塔罐液位、机泵运转等动态显示,是操作员监视、控制生产过程的窗口。5)连续历史组的组态;将需要进行历史存储的工艺参数进行定义 6)用户自定义键的组态;用于定义最多86个用户自定义键的功能,例如用于调用某个流程图、操作组等画面。
2.3 特殊控制功能的实现
催化重整自控系统除常规单回控制外,还有串级、分程、选择控制等复杂控制回路。另外,原设计中有专门用于实现装置ESD功能的PLC和辅助操作台。但施工过程中,设计出变更将PLC和辅助操作台取消,由DCS系统实现装置ESD功能。这是此次DCS系统改造施工中的技术难点。下面重点对DCS系统如何实现装置ESD联锁功能进行介绍。
本装置ESD联锁主要功能是:①、当燃料气压力低低时关闭燃料气紧急切断阀,防止回火;②、当进料泵出口流量低低时,停泵并关闭相应加热炉的燃料气紧急切断阀;③、当四合一炉的鼓风机停止运行时,打开四个快开风门继续供风。
ESD联锁功能通过以下两个方面实现:
(一)模拟操作台功能的实现
原设计中有辅助操作台,上面安装有多个旁路切换开关、手动联锁按钮、复位按钮。操作台取消后,必须在DCS操作站上做一幅模拟操作台功能的流程图,上面画有各种开关及按钮。这些开关及按钮必须向真的一样可以操作,实现其特定功能。
要实现上述功能,首先要找到合适的功能块,使它的某个参数既能够被画面上的操作改变状态,而且又能作为逻辑功能块的输入信号。经过查找、测试,选择了“Switch”模块,它的S1、S2等参数既能被画面操作改变状态,又能作为逻辑功能块的输入信号。其次要对模拟操作台画面中的开关或按钮编辑脚本,实现正确的操作及显示。下面是开关的脚本,它实现的功能是:用鼠标左键单击开关的图形,则弹出一个对话框,提示你是否进行操作,如果选择是的,则系统自动改变相应的“Switch”模块的S1、S2的状态,同时改变箭头的偏转方向及颜色。
(二)联锁逻辑功能的实现
逻辑点主要包括逻辑块、输入连接、输出连接、旗标点、数字点等几部分(如图1)。
1个逻辑点最多可以有12个输入、24个逻辑块、12个输出。实际数量由LOGMIX参数决定,有12-24-4、12-16-8、12-8-12三种组合方式。逻辑块能完成的功能如下:
从表1可以看出逻辑点所提供的功能完全满足实现装置ESD联锁逻辑功能的要求。组态后的逻辑功能经过开工前的联锁调试以及开工中的应用,完全符合设计要求,能够起到紧急情况下安全保护的作用。
3 结论
从几个月的运行情况看,这套DCS系统运行平稳,提供的控制手段和控制精度完全满足工艺生产的要求。提供的操作界面友好、灵活,深受工艺人员的好评。当然从另一方面也体现出仪表分公司在DCS系统的施工方面具有很强的技术实力。