一 裝置概述

    260萬(wàn)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(mǎn)足國III標準，降低污染物排放）而建的裝置。裝置設計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。裝置由反應部分、分餾部分、脫硫部分和輔助部分組成，共有反應器1臺、加熱爐2臺、塔6座、換熱器24臺、機泵46臺、空冷器17片、各類(lèi)容器38臺。

    二 HONEYWELL EXPERION PKS系統介紹（見(jiàn)圖一）

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

    PKS系統基于Windows 2000的服務(wù)器, 利用高速動(dòng)態(tài)緩存區采集實(shí)時(shí)數據,提供報警、顯示操作、歷史數據采集、報表報告等服務(wù)功能；HMIWeb技術(shù)基于工業(yè)標準的html文件格式和Web瀏覽器的訪(fǎng)問(wèn)界面；基于CEE執行環(huán)境的新一代C300控制器；面向對象的組態(tài)工具；FTE容錯以太網(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(guò)UPLINK可以連接到交換機上?？梢允沟脧V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用戶(hù)是完全透明的,兩控制器完全相同，物理上沒(méi)有主副之分，誰(shuí)先運行誰(shuí)為主。當控制器故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)行切換，切換時(shí)間對應用來(lái)說(shuō)是可以忽略不計的。
    每個(gè)C300控制器有2個(gè)I/O LINK接口和一個(gè)CEE?？刂破魃嫌蠪TE地址撥碼開(kāi)關(guān)，可以撥到相應的位置，260萬(wàn)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，卡件上有相應的地址跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)。

    D 通訊網(wǎng)絡(luò )FTE:
    服務(wù)器通過(guò)專(zhuān)利技術(shù)的容錯以太網(wǎng)FTE和控制器通訊，服務(wù)器和操作員站之間也通過(guò)容錯以太網(wǎng)通訊。FTE（FAULT TOLERANT ETHERNET）是PKS的控制網(wǎng)絡(luò )，提供了容錯的特點(diǎn)以及快速的網(wǎng)絡(luò )響應，而且提供了工業(yè)以太網(wǎng)控制應用的安全性。容錯以太網(wǎng)意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )是冗余配置（物理），但是采用單一網(wǎng)絡(luò )結構（邏輯），所以切換速度快可達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)結構的傳統冗余模式網(wǎng)絡(luò )，FTE節點(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C系列的卡件。Control Builder組態(tài)全部采用圖形化的工具，系統的控制程序是以CM（控制模塊）為基本單位，可以單獨從控制器中上裝、下裝。每個(gè)CM有自己的控制周期，這個(gè)周期必須為CEE(控制執行環(huán)境)周期的倍數，CEE周期有5ms,50ms兩種，我們在工程中就用50ms的CEE。

    B 系統服務(wù)器的組態(tài)軟件：
    用于過(guò)程實(shí)時(shí)數據采集、操作、趨勢、報告、打印、事故報警等功能的服務(wù)器軟件，它基于Windows 2000 SERVER設計，系統的所有組件集成為一體。當用戶(hù)創(chuàng )建的控制策略下裝時(shí)，相應的數據同時(shí)自動(dòng)下裝到控制處理器和系統服務(wù)器數據庫中，在服務(wù)器數據庫中自動(dòng)建立每個(gè)組態(tài)生成的模塊（CM、SCM、IOM等）所對應的點(diǎn)，控制器和PKS服務(wù)器使用統一的位號點(diǎn)名稱(chēng)。本項目中Experion PKS過(guò)程系統的服務(wù)器是冗余配置的，以提供更高等級的可靠性。 系統服務(wù)器的組態(tài)軟件還包含以下組態(tài)軟件：

               

                                  圖一 260萬(wàn)t/a蠟油加氫PKS系統拓撲圖


    B-1 Quick Builder 系統資源組態(tài)軟件：
    組態(tài)系統硬件，例如FLEX操作站、打印機、第三方控制器中相應的標準點(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Asset的操作權限，從而規定此站的操作工對過(guò)程操作的權限。

    C 流程圖繪制軟件HMIWeb Display Builder：
    PKS的人機界面采用HMIWeb技術(shù)。HMIWeb使用HTML作為用戶(hù)顯示畫(huà)面格式，可通過(guò)操作員站（Station）環(huán)境或IE瀏覽器來(lái)顯示和操控過(guò)程顯示畫(huà)面。系統還提供了大量的標準顯示畫(huà)面：菜單導航、報警匯總、事件匯總、趨勢、操作組、點(diǎn)細目、系統狀態(tài)、回路調節、診斷和維護、匯總等。

    三 控制方案在EXPERION PKS系統上的實(shí)現

    1 I/O點(diǎn)數統計

    根據系統監控要求，260萬(wàn)t/a蠟油加氫PKS系統要檢測和控制的點(diǎn)的數量（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、MTL多路溫度采集器、機泵運行狀態(tài)、3500系統，分別都需要和PKS通訊，在DCS系統進(jìn)行顯示，共計523個(gè)通訊點(diǎn)。

    2 硬件配置

    根據I/O點(diǎn)數及裝置的監控要求，考慮備用余量，配置了一對控制防火墻，兩對冗余控制器，4個(gè)C系列I/O機柜和一個(gè)網(wǎng)絡(luò )柜。一對冗余的服務(wù)器，一臺FLEX工程師站，4臺CONSOLE操作站。兩臺CISCO交換機和兩臺作為T(mén)ERMINAL SERVER的MOXA SERIAL NPORT 5630-8。

    3 系統組態(tài)、安裝調試

    3.1控制策略組態(tài)(控制器內程序)

    根據前面設計部門(mén)給出的硬件配置，在機柜中確認所有的I/O卡件位置以及地址，分配好所有的I/O點(diǎn)通道，建立從機柜-卡件-通道的臺帳，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C300控制器，分別添加相應的I/O卡件 ，再將所有卡件分配到對應的控制器中；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)機調試。
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)區別是DCS控制點(diǎn)的運算周期是可以預先確定的，而PLC一般無(wú)法預先確定。 我們常用的周期是：模擬采集CM為1秒，數字采集CM為0.1秒，模擬控制回路CM為0.5秒，數字控制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)控制策略的反應時(shí)間，既不浪費系統資源，又保證系統的處理速度。每個(gè)CM還有一個(gè)相位的問(wèn)題，共有40個(gè)相位可選，這樣可以確保在任何時(shí)間內的CPU負荷平衡。

    B 數字控制回路DEVCTLA：
    也就是兩位式的閥門(mén)控制，有兩個(gè)閥門(mén)回訊DI信號，指示閥門(mén)全開(kāi)、全關(guān)；一個(gè)輸出控制DO信號，根據回訊信號，可以判斷出閥門(mén)可能的四種狀態(tài)：全開(kāi)、全關(guān)、運行中、故障。 當開(kāi)閥信號發(fā)出后，經(jīng)過(guò)時(shí)間T1，開(kāi)回訊信號沒(méi)來(lái)，或者當關(guān)閥信號發(fā)出后，經(jīng)過(guò)時(shí)間T2，關(guān)回訊信號沒(méi)來(lái)需要報警。

    C 原料油過(guò)濾器的SCM程序：
    260萬(wàn)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(guò)濾系統，過(guò)濾器流程見(jiàn)下圖三。 裝置設有A、B、C三個(gè)過(guò)濾容器，工藝操作時(shí)，運行方式可以選擇是交替模式（兩開(kāi)一備）或者并聯(lián)運行模式，初始狀態(tài)下所有自控閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。 

                 

    本過(guò)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(kāi)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，使得程序控制系統能夠隨時(shí)監控閥門(mén)的工作狀態(tài)。每個(gè)過(guò)濾器上的7臺閥門(mén)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(guò)濾系統的交替或并聯(lián)運行模式選擇，自動(dòng)反沖程序，柴油浸泡反沖程序以及各個(gè)過(guò)程中閥門(mén)動(dòng)作的時(shí)間和先后順序都是用PKS系統的SCM編寫(xiě)的順控程序自動(dòng)執行的，其中包括主程序MAIN以及HANDLER：START、HOLD、RESTART、INTERRUPT，編寫(xiě)調試應用后效果很理想。

               

                                    圖三 ESD系統到PKS系統的數據值的轉換

    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,設置Terminal Server、 Modbus RTU；再建立Controllers,設置Data Table類(lèi)型：Digital Output、Digital Input 、Input Register 、Holding Register；最后建立Points,設置PV Source Address, Point Id填寫(xiě)在DCS操作站中該通訊點(diǎn)調用顯示的位號。

    以上的通訊參數設置必須和第三方系統即ESD系統、MTL多路溫度采集器、機泵運行狀態(tài)系統、3500系統中的設置一致，而且數據類(lèi)型及相應的地址必須正確。

    另外在建立Points時(shí)PV Source Address的設置格式：ESD系統為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； 機泵運行狀態(tài)系統為L(cháng)OWMOD1 2（DI點(diǎn)），HIGHMOD1 2（DI點(diǎn)）； 3500系統為3500MOD1 5001 U16B這種樣式。 其中AI150是ESD系統到PKS系統的數據值的轉換，見(jiàn)圖三。

    3.3 流程圖畫(huà)面組態(tài)

    用HMIWeb Display Builder程序繪制工藝流程圖，然后在Station中進(jìn)行歷史數據采集、操作組、趨勢組、、報告以及安全性等的設置。 PKS系統提供了大量的標準顯示畫(huà)面，除了需要繪制工藝流程圖，像報警、歷史數據等其他功能顯示界面，不要再進(jìn)行圖形繪制，系統是標準化的，只填入參數即可。

    3.4 安裝接線(xiàn)

    260萬(wàn)t/a蠟油加氫PKS系統采用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(guò)來(lái)的信號線(xiàn)接到卡件的接線(xiàn)端子上，其他需要連接I/O LINK 電纜和29根網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)。其中一定要注意，兩臺交換機之間的級聯(lián)線(xiàn)是CROSS OVER CABLE，另外網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)的顏色是黃色FTE A，綠色FTE B。

    四 小結

    EXPERION PKS系統在260萬(wàn)t/a蠟油加氫處理裝置是第一次應用，在裝置開(kāi)工使用過(guò)程中經(jīng)過(guò)了大量的調試、修改完善，完全滿(mǎn)足了工藝車(chē)間的操作要求，目前系統已經(jīng)經(jīng)過(guò)了長(cháng)時(shí)間運行的考驗，工作穩定，組態(tài)方便，功能強大，保證了裝置的安全穩定運行。