大型化工生产装置中DCS系统配置鉴戒

大型化工生产装置中DCS系统配置鉴戒SomeconsiderateaspectsforconfigurationinDCSoflargescalefertilizerplant何迪锦西炼油化工总厂125000摘要：本文分析总结了大型化工生产装置中配置DCS及其相关系统时应注意的一些问题,对生产中常见问题提出了相应的解决措施或建议。Abstract:DiscussedsomeproblemsonconfigurationanddesignforDCSoflargescalefertilizerplant,andintroducedsomecountermeasures.关键词：大型化工装置DCS配置系统存在问题解决措施中图分类号:TP273文献标识码:BKeywords:largescalefertilizerpalnt;DCSconfiguration;problemsontherelatedsystem;countermeasures前言：大型化工生产装置要求工艺控制指标十分严格,所以要求相应的自动化控制程度比较高,控制系统的设计也较复杂。在诸如此类的大型化工生产装置中采用DCS来实现自动化控制已成为生产厂家的首选方案。DCS的发展和应用确实是生产过程自动化控制领域内的一场革命,为众多用户带来了巨大的效益。但是有时因为设计原因,DCS及其相关系统配置存在着缺陷,给用户也带来了一些不应有的损失或维护上的困难。我厂第二套大化肥装置DCS采用的是Honeywell公司的TPS(全厂一体化系统),笔者做为用户,结合实际情况,针对DCS配置中常见问题进行了分析并提出了相应的改进建议或弥补措施。1、硬件配置方面应注意的几个问题1.1HM（历史模块）和NIM（网络接口模块）不应安装在操作站内的机箱内HM故障会影响历史数据的记录。TPS的HM采用的是单盘冗余技术，技术上不是很先进，出现故障后不容易排除。NIM故障会切断操作站和DCS主机柜的通信联系,最终的结果是操作人员失去对生产装置的控制,后果不堪设想。我厂DCS设计时,将HM和NIM集中安装在1#操作站(GUS)的机箱内,位置靠近未安装隔断玻璃墙的控制室门口,灰尘很大。另外,人员来回走动,对HM、NIM也造成一定的干扰。去年2月份,HM突然发生故障,不能读盘和数据同步。正好赶上一次停车机会对其进行检查,发现电路板上积了2m左右厚的灰尘,NIM的情况同样如此。仔细清除灰尘后,重新安装,做了数据同步,排除了故障。为了解决灰尘和干扰的问题及避免此类事故再次发生,我们提出将HM和NIM移到以DCS主机柜中的建议,得到了Honeywell公司的肯定。1.2操作站{GUS}的配置数量现在DCS技术日益成熟和完善,可靠性也大大地提高了。配置系统时应本着“可靠”和“够用”的原则,尽可能减少资金的投人。在GUS配置方面,要清楚一个操作站可以监控多少个回路、每个工段设几个操作岗位、操作站的数量能否满足紧急情况下的操作(如开车、停车等)的要求,这样配置的GUS数量较为经济,既可避免设备闲置造成浪费,又可减少不必要的操作岗位,有利于企业提高经济效益。1.3打印机和硬拷贝机的配置打印机一般用于日常报表和DCS信息的打印。因为DCS上位机操作系统采用WINDOWS-NT或UNIX系统，是网络共享的的结构,所以打印机不需配置过多。一个大工段或一套装置配一台即可,相互之间也可以备用,不会影响日常的使用。从实际角度考虑,配备硬拷贝机没有任何意义,只是一种价格昂贵的奢侈品而已。1.4工程师站必须配置虽说操作站也具有工程师的操作权限,但从实际情况看,使用起来是很不方便的,也是不安全的。在DCS日常维护中,仪表维护人员必须经常查询系统信息,有时修改部分设计参数,调整组态或排除系统故障,这就得要求工艺人员让出一台操作站来做这些工作。遇到较复杂的故障时,短时间内不能处理好系统,势必会影响工艺人员的正常操作,做法本身是不安全的。特别是在DCS投运初期,系统经常性的改动较大,这种问题尤为突出。另一方面,出现停车事故后,操作站被工艺人员完全占用,维护人员不能及时打印事故序列或相关的数据,往往分析不清事故原因,造成重复事故再次发生,给生产带来了不应有的损失。再者,不利于人员的培训和技术水平的提高。2.软件系统配置应注意的几个方面在软件系统配置方面,也应本着“够用”、“实用”原则,没必要增加许多没实际意义的功能,这样可以减少对机器资源的占用,增快DCS的反应速度,也可以减少购买软件的资金。另外,除非是目前正在使用的软件存在问题而不得不采用升级版本之外,不建议采用最新的软件版本。有的软件新版本较原版本改动幅度较大,不管厂家如何推崇其如何完善,一定要把握的就是：软件为什么升级,能解决什么问题,做了哪些改动,在哪些单位厂家应用,用了多长时间,使用情况如何。因为新软件版本没有老版本应用广泛,缺乏实践的检验,所以只有在充分的调研基础上才能正确地决定是否应用新版本。有的单位在冒然使用新的软件版本时吃过亏,造成了生产损失,这是我们应引以为戒的方面。操作员站(GUS)的软件不能随意装。我厂自2000年8月份投运DCS至2001年2月份以来,DCS操作员站死机(或死屏)现象经常发生,给生产控制带来了很大的危险。我们于200年2月下旬利用一次停车机会,对GUS的软件进行了清理检查,发现硬盘上装了许多不必要的软件,如游戏、画图板软件等。这些软件存在一是没有必要;二是占用机器的资源;三是容易造成GUS死机(死屏)。为此,我们对10台GUS中的8台进行了硬盘格式化,只安装了必要的软件,重新配制了系统参数,投运后至今,DCS基本再未发生过死机(或死屏)现象。3.联锁系统的配置原则大型化工生产装置工艺复杂,工艺参数控制指标要求高,联锁保护系统逻辑复杂,联锁线长。特别是为增加效益,许多生产装置超负荷运行,工艺操作也是卡边的。为此有一套高可靠的、动作响应迅速的计算机设备来完成联锁保护功能是极其必要的。DCS一般用来完成常规控制或顺序控制,不主张用其实现联锁控制,这主要是从其DCS响应速度和安全可靠性方面考虑的。联锁系统凌驾于生产过程控制系统之上,独立于生产过程,在危急情况下起到停车保护作用。目前国内外大部分化工生产装置的联锁保护是用PLC(可编程逻辑控制器)或采用冗余容错技术的ESD(紧急停车系统)来实现的。这样可以保证在DCS失控时,联锁系统做为最后一道安全防线来将装置安全地停下来,避免事故扩大。参与紧急停车系统的信号主要有两类,一类是模拟量信号,一类是开关量信号。最好的做法是模拟量输入信号直接进入ESD的输入模块进行处理,而不经过DCS转换为开关量信号再连到ESD。开关量信号经过适当隔离后,直接进入ESD,这样可以保证ESD尽量可能独立运行于DCS,也减少了中间的不安全环节。具体实现方案见图1。ESDDCS现场开关量信号现场变送嚣(联锁住号)(挂联锁保护)图1进ESD和DCS的联锁信号走向示意图对于不参与联锁的重要工艺参数,特别是开关量类型的状态量,可引人ESD进行记录。这主要因为DCS反应速度慢,数量的收集记录时间间隔大,瞬时的信号捕捉不到或分不清信号动作序列,特别是在发生事故后,往往查不清第一事故原因。鉴于这种原因,我们在DCS内加入部分不参与联锁逻辑但十分重要的工艺参数(主要是开关量类型的状态量)的记忆,效果较好。ESD和DCS的通讯最好是单向的,DCS可以从ESD中取数据,但不主张ESD取DCS的数据,以保证ESD系统的独立性和可靠性。4.相关系统的配置应注意的几个方面4.1安全栅的选择最好选用隔离式安全栅,虽前期投资高些,但比较安全。对仪表系统接地要求不高,后期的维护费用较低,从我厂使用情况看,MIL系列安全栅使用情况较好。4.2电磁阀的选型选用电磁阀时,一定要考虑安全栅的驱动能力。电磁阀应选用本安型的,其消耗功率一定要尽可能小。我厂DCS系统设计时因这方面考虑不周,致使安全栅驱动不了电磁阀,只好重新选订了电磁阀,以彻底解决这些问题。4.3端子柜的选择端子柜选择是十分重要的。一定要保证其牢固并有合适的深度,端子排疏密度要适合,否则会给布线施工和日常维护带来不应有的麻烦。4.4每个仪表回路应单独供电每个仪表回路单独供电,可以保证不会因为其中某个仪表回路发生接地现象而使其它回路受到影响,这样由于一个回路有问题而引发的故障面和所造成的损失要小的多。我厂在原设计时,采用了多个回路供电共用一个保险的做法。去年5月份,我厂二化肥装置由于未投运的氢回收装置的一个仪表回路中的现场变送器电源接地而造成全厂停车事故，现在已改为每个仪表回路单独供电。5结论作者针对DCS在使用和维护中应注意问题提出了建议和改造方法，主要是为了和广大同行交流学习。最后强调一点的是，设计DCS厂家，对化工生产的了解程度和对DCS技术的掌握程度以及设计经验都是用户需要认真考虑的方面。参考文献：1.张平，欧阳琨，现代石化企业控制室的设计，《石油化工自动化》，1999年第四期2.李素香，化工生产装置中ESD系统的正确设置与实践，《石油化工自动化》，2000年第二期作者简介：何迪，女，1968年11月，籍贯山东，工程师，学士学位，一直从事计算机应用培训和软件开发工作。通讯地址：辽宁省锦西炼油化工总厂培训中心邮政编码：125001联系电话：0429-217542113898906262