探讨HONEYWELL DCS系统升级改造改造技术

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摘 要 本文根据中海石油化学股份有限公司化肥二部honeywell dcs系统改造项目案例进行分析。介绍如何利用原有的霍尼韦尔DCS系统升级控制器及配套全新操作站，包括其硬件结构、软件结构及其控制原理、控制方案等，对于系统的升级改造具有一定的借鉴意义。

【关键词】DCS系统 控制站 操作站 网络接口模件

1 项目概况

化肥二部合成尿素控制系统为霍尼韦尔公司的TPS系统，采用的是上个世纪90年代的控制技术，于2003年9月投入使用，至今运行了11年。系统故障频率和范围增加，故障在线处理难度和安全风险加大，部分备件已停产。调查国内同类型控制系统的运行周期，依据与DCS系统生产厂家的前期技术交流情况，化肥二部计划利用2015年3月装置停车大修机会对现有DCS系统进行升级改造，以解决目前DCS系统存在的安全运行隐患。

2 改造方案分析

2.1 过程控制器

控制器1：1冗余配置，包括电源单元、CPU、通信卡。控制器至少采用32位微机处理器。本项目只采用标准控制器，不采用经过功能扩展的控制器。每个控制器的负荷超过50%，应提供控制器的负荷计算表。负荷按所有输入输出变量扫描速率为0.5秒计算。估算负荷不超过系统存储、计算、传输能力的50%。冗余的控制器CPU必须能够在线自诊断。控制器具备数据记忆功能，断电情况下，数据可以保存72小时以上。所有控制器的型号和配置必须一致，不允许多种型号或规格的控制器混用。如图1所示。

2.2 操作站及辅助操作台

操作站是独立的电子单元，能够通过控制网络与控制站进行通讯。操作站具有报警管理功能软件包，操作站操作系统采用MS Windows 7系统。主机：CPU： Xeon CPU E5 -1620，内存： 8GB DDR3，硬盘：SAS 500G；1G以上独立双输出显卡；彩色双屏24" LCD高分辨率监视器，工程师键盘、光电鼠标、工作台。

两套装置共用一台工程师站，用于组态维护，四台数据服务器都具备工程师组态功能。操作台及辅助操作台全部更新，适当加宽操作位置。各操作台、辅助操作台之间无缝连接。操作台配置2台LCD安装支架，支架有一定的选装角度；满足操作员个性化需求。辅操台上的开关、按钮、指示灯、声光报警器全部更换，保留电极液位显示器。增加合成/尿素公共监控站，用于非操作人员查看生产状态数据。

2.3 将原有HM历史模件设计成新的冗余数据服务器结构

HM是系统的文件服务器，处于核心地位，是存储系统软件和应用软件及历史记录的重要节点，其硬盘是24小时读写，已使用12年，随着时间的推移发生故障的次数在增大，而且一旦发生故障，大量文件就会丢失，后果十分严重。根据实际使用要求，采用冗余数据服务器的系统架构，服务器直接从控制器完成在线数据采集和存贮，每个操作站能从服务器获取历史数据的趋势和表格数据。

（1）对用户所要求的快速点进行每5秒一次采集，至少存储30天数据，其他数据每60秒一次采集；

（2）每天计算一次平均值，根据小时平均值计算得到数据，存贮5年时间；

（3）提供冗余配置的硬件，用于在线历史数据的采集、存贮、平均值和检查；

（4）提供小时平均值和日平均值进行永久性离线存贮和查询的方法；

（5）支持开放的历史数据访问，如SQL、ODBC、OPCHDA、ModbusRTU、Modbus TCP/IP等。

2.4 网络通信系统及通讯接口

网络通信系统为控制站、操作站、数据服务器、工程师站和OPC站、上位计算机接口提供可靠的高速数据传送。网络通信系统为全冗余的工业化数字网络通信系统，能够自动切换，并产生系统诊断报警，自动切换时间应小于1秒。在切换时不允许有数据丢失。

通讯接口：DCS提供了与工厂信息管理系统、ESD系统、燃气透平MARK VI系统、压缩机控制ITCC系统、ESD2000监控系统（变电所运行监控）以及其它成套设备控制系统的通讯接口。与其它子系统的通讯接口支持冗余配置。DCS确保与ESD等子系统的时钟同步。

3 项目效果分析

（1）原来的操作流程图画面是单屏显示，现在改成双屏显示，操作人员在操作同时可以查看相关参数的趋势，提高操作效率；

（2）参数趋势存储时间长，正常使用可以达到2年，采样时间为1秒，以前是5秒；

（3）FTE容错以太网提供节点之间更多的网络通讯路径，可以承受更多的故障，包括所有单个故障和多个多重故障，与以前LCN和UCN网络比较，FTE有了明显的改进；

（4）PKS组态软件Control Builder是图形化，简单易懂，容易上手，而TPS的Native Window 是填表方式；

（5）新安装的C300控制器具有快速执行过程控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制的强大实力，其处理能力是HPM控制器的1.5倍；

（6）PKS系统丰富的自诊断功能方便日后的巡检和与预知性维护，从而提高了DCS的稳定性和可靠性。

4 结语

做好工厂测试FAT很重要，问题尽量在测试期间发现并解决，可以减少SAT工作量，节省系统调试的时间。DCS改造只有在大修期间实施，开停车进度要求严格，因此，合理、紧凑的工期安排，严格按计划实施的制度保障，是改造按时顺利完成的坚实基础。

参考文献

[1]姜兆海.HONEYWELL DCS系统升级改造概述[J].中国仪器仪表，2010（11）.

[2]于丽丽.Honeywell DCS升级改造实践[J].设备管理与维修，2012（01）.

作者单位

中海石油化学股份有限公司 海南省东方市572600