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    一 裝置概述

    260萬t/a蠟油加氫處理裝置是為提高金陵分公司加工高硫原油能力、改善催化裂化裝置原料品質(zhì)（使汽油產(chǎn)品能滿足國(guó)III標(biāo)準(zhǔn)，降低污染物排放）而建的裝置。裝置設(shè)計(jì)原料油為沙輕減壓蠟油、沙中減壓蠟油和焦化蠟油的混合油；產(chǎn)品為石腦油、柴油、加氫處理蠟油。裝置由反應(yīng)部分、分餾部分、脫硫部分和輔助部分組成，共有反應(yīng)器1臺(tái)、加熱爐2臺(tái)、塔6座、換熱器24臺(tái)、機(jī)泵46臺(tái)、空冷器17片、各類容器38臺(tái)。

    二 HONEYWELL EXPERION PKS系統(tǒng)介紹（見圖一）

    EXPERION PKS(Process Knowledge System)系統(tǒng)是Honeywell公司最近推出的新一代控制系統(tǒng),它繼承了傳統(tǒng)DOS的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又融合新的技術(shù)突破,是一套比TPS系統(tǒng)更趨完善的控制系統(tǒng)。

    PKS系統(tǒng)基于Windows 2000的服務(wù)器, 利用高速動(dòng)態(tài)緩存區(qū)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),提供報(bào)警、顯示操作、歷史數(shù)據(jù)采集、報(bào)表報(bào)告等服務(wù)功能；HMIWeb技術(shù)基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的html文件格式和Web瀏覽器的訪問界面；基于CEE執(zhí)行環(huán)境的新一代C300控制器；面向?qū)ο蟮慕M態(tài)工具；FTE容錯(cuò)以太網(wǎng)絡(luò)。

    1 主要的硬件部分

    A 控制防火墻（CONTROL FIREWALL）：
    C200控制器、操作站和服務(wù)器不能連接到控制防火墻，但是C300控制器必須與控制防火墻連接，控制防火墻通過UPLINK可以連接到交換機(jī)上。可以使得廣播信息風(fēng)暴得到抑制，C300控制器不受上層IP網(wǎng)絡(luò)通訊量的影響。

    B C300控制器：
    控制器冗余配置時(shí)，采用兩個(gè)完全相同控制器，從而可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的全冗余，基本控制器和冗余控制器之間的同步對(duì)用戶是完全透明的,兩控制器完全相同，物理上沒有主副之分，誰先運(yùn)行誰為主。當(dāng)控制器故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)行切換，切換時(shí)間對(duì)應(yīng)用來說是可以忽略不計(jì)的。
    每個(gè)C300控制器有2個(gè)I/O LINK接口和一個(gè)CEE。控制器上有FTE地址撥碼開關(guān)，可以撥到相應(yīng)的位置，260萬t/a蠟油加氫控制器地址為131、132；133、134。

    C C系列I/O卡件：
    有HART AI卡、LLMUX卡、HART AO卡、DI卡、DO卡，卡件上有相應(yīng)的地址跳線開關(guān)。

    D 通訊網(wǎng)絡(luò)FTE:
    服務(wù)器通過專利技術(shù)的容錯(cuò)以太網(wǎng)FTE和控制器通訊，服務(wù)器和操作員站之間也通過容錯(cuò)以太網(wǎng)通訊。FTE（FAULT TOLERANT ETHERNET）是PKS的控制網(wǎng)絡(luò)，提供了容錯(cuò)的特點(diǎn)以及快速的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，而且提供了工業(yè)以太網(wǎng)控制應(yīng)用的安全性。容錯(cuò)以太網(wǎng)意味著網(wǎng)絡(luò)是冗余配置（物理），但是采用單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（邏輯），所以切換速度快可達(dá)1秒，它可提供比普通以太網(wǎng)更多的通訊路徑，以先進(jìn)的多路由選擇替代雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)冗余模式網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)TE節(jié)點(diǎn)之間有4條路徑。

    2 軟件部分 

    A 控制策略的組態(tài)軟件（Control Builder）：
    可以創(chuàng)建C300控制器和相應(yīng)C系列的卡件。Control Builder組態(tài)全部采用圖形化的工具，系統(tǒng)的控制程序是以CM（控制模塊）為基本單位，可以單獨(dú)從控制器中上裝、下裝。每個(gè)CM有自己的控制周期，這個(gè)周期必須為CEE(控制執(zhí)行環(huán)境)周期的倍數(shù)，CEE周期有5ms,50ms兩種，我們?cè)诠こ讨芯陀?0ms的CEE。

    B 系統(tǒng)服務(wù)器的組態(tài)軟件：
    用于過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、操作、趨勢(shì)、報(bào)告、打印、事故報(bào)警等功能的服務(wù)器軟件，它基于Windows 2000 SERVER設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的所有組件集成為一體。當(dāng)用戶創(chuàng)建的控制策略下裝時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)同時(shí)自動(dòng)下裝到控制處理器和系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)建立每個(gè)組態(tài)生成的模塊（CM、SCM、IOM等）所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，控制器和PKS服務(wù)器使用統(tǒng)一的位號(hào)點(diǎn)名稱。本項(xiàng)目中Experion PKS過程系統(tǒng)的服務(wù)器是冗余配置的，以提供更高等級(jí)的可靠性。 系統(tǒng)服務(wù)器的組態(tài)軟件還包含以下組態(tài)軟件：

               

                                  圖一 260萬t/a蠟油加氫PKS系統(tǒng)拓?fù)鋱D


    B-1 Quick Builder 系統(tǒng)資源組態(tài)軟件：
    組態(tài)系統(tǒng)硬件，例如FLEX操作站、打印機(jī)、第三方控制器中相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。
    B-2 Enterprise Model Builder 企業(yè)模型組態(tài)：
    組態(tài)和分配Asset。定義每個(gè)操作站對(duì)Asset的操作權(quán)限，從而規(guī)定此站的操作工對(duì)過程操作的權(quán)限。

    C 流程圖繪制軟件HMIWeb Display Builder：
    PKS的人機(jī)界面采用HMIWeb技術(shù)。HMIWeb使用HTML作為用戶顯示畫面格式，可通過操作員站（Station）環(huán)境或IE瀏覽器來顯示和操控過程顯示畫面。系統(tǒng)還提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面：菜單導(dǎo)航、報(bào)警匯總、事件匯總、趨勢(shì)、操作組、點(diǎn)細(xì)目、系統(tǒng)狀態(tài)、回路調(diào)節(jié)、診斷和維護(hù)、匯總等。

    三 控制方案在EXPERION PKS系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)

    1 I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)

    根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控要求，260萬t/a蠟油加氫PKS系統(tǒng)要檢測(cè)和控制的點(diǎn)的數(shù)量（I/O點(diǎn)），為AI 447點(diǎn)、AO 136點(diǎn)、DI 96點(diǎn)、DO 68點(diǎn)、TC 144點(diǎn)、RTD 64點(diǎn)。 此外，ESD系統(tǒng)、MTL多路溫度采集器、機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)、3500系統(tǒng)，分別都需要和PKS通訊，在DCS系統(tǒng)進(jìn)行顯示，共計(jì)523個(gè)通訊點(diǎn)。

    2 硬件配置

    根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及裝置的監(jiān)控要求，考慮備用余量，配置了一對(duì)控制防火墻，兩對(duì)冗余控制器，4個(gè)C系列I/O機(jī)柜和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)柜。一對(duì)冗余的服務(wù)器，一臺(tái)FLEX工程師站，4臺(tái)CONSOLE操作站。兩臺(tái)CISCO交換機(jī)和兩臺(tái)作為TERMINAL SERVER的MOXA SERIAL NPORT 5630-8。

    3 系統(tǒng)組態(tài)、安裝調(diào)試

    3.1控制策略組態(tài)(控制器內(nèi)程序)

    根據(jù)前面設(shè)計(jì)部門給出的硬件配置，在機(jī)柜中確認(rèn)所有的I/O卡件位置以及地址，分配好所有的I/O點(diǎn)通道，建立從機(jī)柜-卡件-通道的臺(tái)帳，以便隨時(shí)查到相關(guān)信息； 然后在Control Builder程序中，創(chuàng)建兩對(duì)C300控制器，分別添加相應(yīng)的I/O卡件 ，再將所有卡件分配到對(duì)應(yīng)的控制器中；新建各種CM，然后將I/O通道塊分配定位到I/O卡上；下裝控制器、I/O卡、CM點(diǎn)，聯(lián)機(jī)調(diào)試。
具體的特點(diǎn):

    A各種控制點(diǎn)的控制周期選擇：
    DCS和PLC的一個(gè)區(qū)別是DCS控制點(diǎn)的運(yùn)算周期是可以預(yù)先確定的，而PLC一般無法預(yù)先確定。 我們常用的周期是：模擬采集CM為1秒，數(shù)字采集CM為0.1秒，模擬控制回路CM為0.5秒，數(shù)字控制CM為0.1秒，順序控制SCM為1秒。確定每個(gè)CM的周期可以清楚的知道每個(gè)控制策略的反應(yīng)時(shí)間，既不浪費(fèi)系統(tǒng)資源，又保證系統(tǒng)的處理速度。每個(gè)CM還有一個(gè)相位的問題，共有40個(gè)相位可選，這樣可以確保在任何時(shí)間內(nèi)的CPU負(fù)荷平衡。

    B 數(shù)字控制回路DEVCTLA：
    也就是兩位式的閥門控制，有兩個(gè)閥門回訊DI信號(hào)，指示閥門全開、全關(guān)；一個(gè)輸出控制DO信號(hào)，根據(jù)回訊信號(hào)，可以判斷出閥門可能的四種狀態(tài)：全開、全關(guān)、運(yùn)行中、故障。 當(dāng)開閥信號(hào)發(fā)出后，經(jīng)過時(shí)間T1，開回訊信號(hào)沒來，或者當(dāng)關(guān)閥信號(hào)發(fā)出后，經(jīng)過時(shí)間T2，關(guān)回訊信號(hào)沒來需要報(bào)警。

    C 原料油過濾器的SCM程序：
    260萬t/a蠟油加氫采用的是溫州海米特公司的ZFG-Ⅱ型自動(dòng)反沖洗過濾系統(tǒng)，過濾器流程見下圖三。 裝置設(shè)有A、B、C三個(gè)過濾容器，工藝操作時(shí)，運(yùn)行方式可以選擇是交替模式（兩開一備）或者并聯(lián)運(yùn)行模式，初始狀態(tài)下所有自控閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。 

                 

    本過濾器的所有控制閥及儀表為32個(gè)，其中21個(gè)控制閥、8個(gè)液位開關(guān)、1個(gè)壓力變送器、1個(gè)差壓變送器、1個(gè)液位變送器，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，保證運(yùn)行的可靠性，每個(gè)控制閥都配有回訊器，使得程序控制系統(tǒng)能夠隨時(shí)監(jiān)控閥門的工作狀態(tài)。每個(gè)過濾器上的7臺(tái)閥門分別是：XCV1061原料進(jìn)口閥，XCV1062原料出口閥， XCV1063下排氣閥，XCV1064上排氣閥，XCV1065進(jìn)氣閥，XCV1066快排閥，XCV1067柴油進(jìn)口閥。

    該過濾系統(tǒng)的交替或并聯(lián)運(yùn)行模式選擇，自動(dòng)反沖程序，柴油浸泡反沖程序以及各個(gè)過程中閥門動(dòng)作的時(shí)間和先后順序都是用PKS系統(tǒng)的SCM編寫的順控程序自動(dòng)執(zhí)行的，其中包括主程序MAIN以及HANDLER：START、HOLD、RESTART、INTERRUPT，編寫調(diào)試應(yīng)用后效果很理想。

               

                                    圖三 ESD系統(tǒng)到PKS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換

    3.2 第三方控制器通訊點(diǎn)的組態(tài)

    在MOXA SERIAL NPORT 5630-8中設(shè)置Baud Rate、 Parity Check 、Data Bits 、Stop Bits以及Serial Interface:RS-485 2-Wire。

    在Quick Builder中建立Channels,設(shè)置Terminal Server、 Modbus RTU；再建立Controllers,設(shè)置Data Table類型：Digital Output、Digital Input 、Input Register 、Holding Register；最后建立Points,設(shè)置PV Source Address, Point Id填寫在DCS操作站中該通訊點(diǎn)調(diào)用顯示的位號(hào)。

    以上的通訊參數(shù)設(shè)置必須和第三方系統(tǒng)即ESD系統(tǒng)、MTL多路溫度采集器、機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)、3500系統(tǒng)中的設(shè)置一致，而且數(shù)據(jù)類型及相應(yīng)的地址必須正確。

    另外在建立Points時(shí)PV Source Address的設(shè)置格式：ESD系統(tǒng)為ESDCONMOD1 10（DO點(diǎn)） ，ESDCONMOD2 100（DI點(diǎn)），ESDCONMOD3 11 AI150（AI點(diǎn)），ESDCONMOD4 1 AI100（AO點(diǎn)）； MTL多路溫度采集器為MTLCONMOD1 15 U16B（AI點(diǎn)），Range Value為0-6553； 機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)為L(zhǎng)OWMOD1 2（DI點(diǎn)），HIGHMOD1 2（DI點(diǎn)）； 3500系統(tǒng)為3500MOD1 5001 U16B這種樣式。 其中AI150是ESD系統(tǒng)到PKS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換，見圖三。

    3.3 流程圖畫面組態(tài)

    用HMIWeb Display Builder程序繪制工藝流程圖，然后在Station中進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)采集、操作組、趨勢(shì)組、、報(bào)告以及安全性等的設(shè)置。 PKS系統(tǒng)提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面，除了需要繪制工藝流程圖，像報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)等其他功能顯示界面，不要再進(jìn)行圖形繪制，系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)化的，只填入?yún)?shù)即可。

    3.4 安裝接線

    260萬t/a蠟油加氫PKS系統(tǒng)采用C系列的I/O，共有4個(gè)控制柜和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)柜，從安全柵柜過來的信號(hào)線接到卡件的接線端子上，其他需要連接I/O LINK 電纜和29根網(wǎng)絡(luò)線。其中一定要注意，兩臺(tái)交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)線是CROSS OVER CABLE，另外網(wǎng)絡(luò)線的顏色是黃色FTE A，綠色FTE B。

    四 小結(jié)

    EXPERION PKS系統(tǒng)在260萬t/a蠟油加氫處理裝置是第一次應(yīng)用，在裝置開工使用過程中經(jīng)過了大量的調(diào)試、修改完善，完全滿足了工藝車間的操作要求，目前系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的考驗(yàn)，工作穩(wěn)定，組態(tài)方便，功能強(qiáng)大，保證了裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。