計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的功能研發(fā)

1、 計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的功能研發(fā) 摘 要:計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用與功能研發(fā)。關(guān)鍵詞:DCS系統(tǒng) 功能 研發(fā)隨著化工生產(chǎn)過程自動化控制水平的日益提高，計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用也越來越廣泛。從20世紀(jì)80年代剛剛引進(jìn)DCS系統(tǒng)應(yīng)用于石油煉制催裂化裝置以來，到目前為止，在許多重要化工生產(chǎn)裝置上實(shí)現(xiàn)了DCS系統(tǒng)控制。DCS系統(tǒng)控制主要有：ABB公司的MOD-300、Advant-500；Honeywell公司的TDC-3000、TPS；Yokogawa公司的CS1000、CS3000等；它們分別應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)如常減壓、催裂化、連續(xù)重整、加氫裂化、延遲焦化

2、等不同類型的生產(chǎn)裝置中，而且系統(tǒng)運(yùn)行平衡，可靠性高，提高了生產(chǎn)管理和控制水平。由于生產(chǎn)的需要和對DCS系統(tǒng)認(rèn)識的逐步加深，對其DCS功能的研發(fā)和完善也越來越廣泛和深入，筆者在DCS系統(tǒng)的研發(fā)方面進(jìn)行了積極探索。DCS功能的開發(fā)對各種不同類型的DCS，其通常使用的基本功能有連續(xù)控制、邏輯控制、批處理、歷史紀(jì)錄、報(bào)表打印等。它們在DCS的早期使用中盡管可以完成工業(yè)生產(chǎn)的常規(guī)需求，但是隨著管理的深入，對DCS的功能提出了新的需求，如：不同控制系統(tǒng)的通訊互連、滿足管理系統(tǒng)的需要、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析上傳、PID自整定、設(shè)備安全檢測管理、復(fù)雜控制、先進(jìn)控制等。1DCS與上層網(wǎng)絡(luò)之間的接口開發(fā)煉油廠在實(shí)施計(jì)

3、算機(jī)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)（CIMS）、先進(jìn)控制（APC）的過程中，需要將生產(chǎn)裝置有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的讀到服務(wù)器或上位機(jī)中，并存儲、處理和寫回到DCS系統(tǒng)。1.1 DCS與CIMS的接口為及時(shí)在企業(yè)網(wǎng)上了解主要裝置的生產(chǎn)和工藝情況，開發(fā)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口，將DCS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)定時(shí)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫如INFOPLUS中，再通過IE和PE將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在企業(yè)網(wǎng)用戶終端上，使用戶可瀏覽工藝流程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，任意組合查詢多個(gè)位號的歷史趨勢。在安裝服務(wù)器和INFOPLUS的基礎(chǔ)上，首先在INFOPLUS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中以裝置為單元通過數(shù)據(jù)定義模塊分別按工藝位號定義數(shù)據(jù)點(diǎn)，為了區(qū)別每個(gè)裝置的位號，在位號前增加了代表裝置的代碼，并分

4、別存放在不同的目錄中；再通過時(shí)間調(diào)度模塊開發(fā)了各種DCS和上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集有所差異，數(shù)據(jù)采集的具體方法原理也有所不同。1.2 DCS與APC的接口DCS與先進(jìn)控制的接口通訊要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高，以保證及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換，提高先進(jìn)控制系統(tǒng)的投用率。對于ABB公司MOD-300 DCS和Advant-500 DCS，均可以使用該系統(tǒng)自身具有的Gateway接口子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)作為DCN網(wǎng)絡(luò)的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，將DCS控制總線的特殊協(xié)議轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)協(xié)議。實(shí)施先進(jìn)控制使用的上位機(jī)有所差別，煉油廠一般常減壓裝置采用VAX3100服務(wù)器，但也有的常減壓裝置采用ALPHA800服務(wù)器，但它們均具有OPEN VMS

5、開發(fā)環(huán)境，接口程序的開發(fā)均使用FORTRAN語言。另外，對于Advant500 OCS也可以對其配置企業(yè)歷史站（EH），該站也是DCN的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，完成與上位機(jī)的接口通訊，接口程序的開發(fā)使用C+語言。DCS接口子系統(tǒng)提供的API程序，應(yīng)用功能函數(shù)近100個(gè)，接口軟件的開發(fā)中需要合理選擇和利用這些API函數(shù)，并通過API函數(shù)的調(diào)用對DCS的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。2DCS與其它控制系統(tǒng)之間的通訊MODBUS通訊協(xié)議是各控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家共同遵循的國際通訊標(biāo)準(zhǔn)，使得不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊成為可能。MODBUS通訊技術(shù)是建立在RS232、RS485或RS422數(shù)據(jù)通訊接口協(xié)議基礎(chǔ)之上，在支持本協(xié)議的控制系統(tǒng)之間

6、實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的一種通訊技術(shù)。每一個(gè)系統(tǒng)需要提供相應(yīng)的硬件設(shè)備和軟件包，采用軟件組態(tài)或編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同其它系統(tǒng)的MODBUS數(shù)據(jù)通訊。在MODBUS通訊的調(diào)試過程中，采用正確的通訊電纜連接方式是通訊調(diào)試工作中最關(guān)鍵的一步。在施工過程中，經(jīng)過詳細(xì)查閱有關(guān)方面的資料，最終確定了DCS系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)進(jìn)行MODBUS通訊的信號接線方式，成功實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)與TRICONEX公司ESD、霍尼威爾公司FSC、AB公司PLC、西門子公司PLC和MTL公司MTL838各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。2.1 CS-3000 MODBUS橫河CS-3000 DCS提供ACM11、ACM12卡件與MODBUS通訊軟件包

7、。ACM11卡支持RS422或RS485數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在連續(xù)重整-加氫裂化聯(lián)合裝置和1.4Mt/a延遲焦化裝置控制系統(tǒng)中，MODBUS通訊技術(shù)都得到成功應(yīng)用，使大機(jī)組的運(yùn)用狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)、催化劑再生系統(tǒng)的控制狀態(tài)、工藝參數(shù)等信息傳到DCS系統(tǒng)中，并對工藝參數(shù)作歷史記錄，使得操作人員在DCS系統(tǒng)上可以全面監(jiān)視裝置的過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對裝置的集中檢測和控制。2.2 Advant-500 MODBUSABB Advant-500 OCS提供了MODBUS軟件包，AC460控制器的SC510承載模件支持多用戶接口卡件MVI，用戶可根據(jù)需要選擇CI532/X卡件系列的型號，實(shí)現(xiàn)與PLC等控制系統(tǒng)的通訊，既可配置為雙卡雙纜的冗余串級通訊，也可配置為單卡單纜的非冗余串級通訊。聯(lián)合裝置MTL838多路溫度測量數(shù)據(jù)的集中采集便是使用MODBUS通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非冗余串級通訊。結(jié)語目前新推出的DCS在功能上有了新的擴(kuò)展，突出特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，通訊速度快，組態(tài)方便，擴(kuò)展靈活，接口開放，控制功能增強(qiáng)，管理功能豐富，適應(yīng)了工藝生產(chǎn)的需要和管理控制一體化的要求。從應(yīng)用方面來說，DCS功能的開發(fā)取決于對DCS系統(tǒng)的深入了解和與生產(chǎn)工藝的密切結(jié)合。近年來一些煉油廠在DCS深層次功能開發(fā)方面做了一些工作，有力地提升了生產(chǎn)的管理水平和控制水平