利用DCS报表实现仪表自控率自动统计

张 栋，祁晓红

（乌鲁木齐石化公司 炼油厂， 乌鲁木齐 830019）

0 引言

仪表自控率是生产装置自动化水平的具体体现，仪表自控率越高，越能反映出该装置生产效率高、能耗小、创效能力强，那么如何判断一个装置自动化程度的高低呢？通常用仪表自控率来衡量。乌石化炼油厂共有13个车间37套装置，采用的DCS系统有霍尼韦尔PKS、横河CS3000、FOXBORO的IA等不同的控制系统。统计装置仪表自控率，传统上都是人为手动数出每套装置控制回路，利用公式手动算出自动控制率，统计工作量大且效率低；并且在不同的工况下，控制回路的手自动状态时随时可能变化的，用这种方式统计出的自控率并不是实时动态的值，不便于企业管理。

从生产管理需求来说，需要对装置的自控率指标进行监督、指导和考核。为此需要一个能实时统计分析装置自控率情况的监控系统平台，通过自控率数据实时采集，完成装置自控率统计分析，提高管理效率。

1 传统自控率统计方法

仪表自控率就是实际投用自控回路数与在用自控回路数的比值。它的计算公式是：

这个计算公式虽然不复杂，“总控制回路数”和“因装置或设备停用的自控回路数”在一段时间内是不变的，但投用控制回路随着装置工况的变化、操作人员的操作手法及习惯的不同是随时改变的，传统采用手工计算统计出装置实时“投用控制回路数”，然后计算出自控率。人工统计全厂13套装置控制仪表投用回路数需要花费3个人一天的时间，耗时耗力，而且人工方法统计出来的数据由于它不具备实时性而缺乏一定的准确性，比如一个控制回路统计的时候在自控位置，一两秒钟以后可能因工艺或设备原因打到手动位置，而统计者还是按自动来统计的。因此人工统计出来的“投用控制回路数”只是一段时间内的基本情况，并不是准确值，这种现状给企业的日常数据统计管理带来诸多不便。

2 DCS报表功能

DCS控制系统发展的今天，各大厂家的DCS控制系统均采用简洁、方便的控制功能块方式进行参数控制组态，这种智能化的组态方式不但省时省力，而且种类繁多的控制控能块的确也能够满足常规仪表控制的需求，但是各大DCS系统中软件中均没有可以实现PID手自动模式统计的模块，也恰恰受功能块的制约，DCS系统给客户自行编写程序的空间太小，所以在DCS系统实现仪表自控率统计其难度是非常大的，而且实现起来很繁琐。

DCS报表功能是应用Microsoft Excel表格形式，采集来自控制器或操作站的各种类型的数据，并且以报告的形式打印输出,主要是方便工艺操作管理。报表中的数据可以是瞬时过程值、处理过的数据、批量数据、位号信息等。因此利用报表来实现自控率的自动统计。

乌石化炼油厂各DCS系统均装有报表功能，因此在报表中实现仪表自控率的统计是不需要追加任何费用的。Excel表格最大的优势在于数据的处理运算，所以如果利用报表的以上功能来实现仪表自控率的统计，难度不大，而且容易操作。

3 DCS系统报表中自控率自动统计的实施

在DCS报表中实现自控率自动统计，首先要将调节器的控制模式（仪表位号.MODE）添加到历史库中，然后在Excel报表中引入（仪表位号.MODE）作为一个变量，该变量有手动、自动两种状态。报表生成以后这个变量显示为“1/0”或者“ON/OFF”，不同的DCS系统有不同的显示方法，“1”和“ON”表示自动，“0”和“OFF”表示手动。再使用Excel加法运算直接计算出处于自动状态的仪表回路数，进而很容易计算出装置仪表自动率。以下以《120万吨延迟焦化仪表自控率统计》为例，将如何利用I/A Series报表软件（Report Package）实现仪表自控率自动统计进行介绍。

由于I/A Series系统历史数据存放于工程师站内，因此所有操作必须在该工程师站上完成，做报表前必须将所有控制回路的手自动模式TAG.MA参数添加到历史库。

3.1 创建ODBC Data Sources（数据源）

通过加载AIM*Historian的ODBC Drive后，AIM*Setup程序会自动设定AIM*Historian为User Data Source Name（DSN：用户数据源名），这样单个用户就可以选择DSN来连接DCS系统的历史数据库，如图1路径及图2创建图示。

图1 创建路径Fig.1 Creating a path

图2 创建数据源图Fig.2 Creating a data source

3.2 设置报表格式

根据仪表自控率统计统一模版，设置好报表的格式，并将该模版放置在C: pt_pkg eport目录下，必须是.xlt文件。

3.3 组态报表

打开I/A Report Package软件程序。链接对应的数据库源，使用I/A Series Report Package Alias Configurator来定义历史库别名，并选择之前定义的数据源，使报表程序能调用历史库中的数据，如图3所示。

图3 连接对应的数据库源Fig.3 Connect the corresponding database source

打开之前建立的报表模版，将仪表位号（TAG）与对应的数据相关联，如图4所示，调节器模式为TAG.MA，调节器输出为TAG.OUT，添加完成后保存。控制回路是自动状态，则TAG.MA值为1，手动为示0。然后在Excel表格中将所有TAG.MA相加就是投用控制回路数，再做一个自控率公式就很容易的计算出装置仪表自控率。

图4 关联相关数据Fig. 4 Associate related data

图5 生成后的自控率报表Fig.5 Generating controlled rate report

3.4 设置自动生成功能

将组态好的报表保存在相应目录下，利用自动生成软件，按上面步骤添加完成后就会在默认的路径（C: pt_pkg eports）下生成.rep文件，再将这个文件运行就会在C: pt_pkg eports_reportsdaily目录下生成当前的.xls报表。日常管理中可在DCS工程师站每天或每周生成一个自控率报表，能够一目了然的反映每个PID控制回路实时的手自动状态，和装置的仪表自控率，生成的自控率报表如图5所示。

经过120万吨延迟焦化仪表自控率统运行一年的实践证明,该自动统计报表具有客观性、准确性,排除了人工统计的人为干扰因素, 满足了日常数据的统计管理,为生产管理者提供了准确的参考依据使用相同方法。采用该方法，成功地在横河CS3000系统、霍尼韦尔PKS系统中也利用报表实现了仪表自控率自动统计，而且霍尼韦尔PKS系统报表中仪表参数是实时的，不需要设定时间，报表随时打开随时更新，使用更方便。

4 结论

利用DCS报表统计仪表自控率的同时，也在报表中将控制回路的输入值、调节阀输出值以及系统给定值列入其中，这样更能方便的判断出控制回路未投自动的原因，也可以将所有在30%以下开度工作的控制阀进行统计（在小开度下工作不符合控制阀的流量特性，对阀芯阀座腐蚀严重，减少控制阀的使用寿命），联系工艺调查原因，方便对仪表设备的管理。

乌石化炼油厂为了提高仪表控制率，加强了对仪表自控投用情况的检查和考核，对每个车间上报的数据都实地落实。仪表自控率自动统计的实现，使得管理者能够很直观的检查上报数据的真实性，对于弄虚作假的现象加以考核，从某种程度上它也促使了仪表控制率的提升。重要的是仪表自控率自动统计的实现，便于对装置的自控率进行统计分析和对控制阀的开度和状态的监控，装置运行可靠性得到了很大提升。同时，利用DCS报表实现仪表自控率的自动统计也存在一定的局限性，那就是必须到操作站或者工程师站去查看，不能通过局域网上传到网络，因此它只适用于车间级管理，不便于厂级以上更高层的管理。

[1]北京康吉森过程控制技术有限公司. I/A series 系统使用手册[Z].

[2]王锦标.浅谈石化企业DCS/FCS的应用和发展[J].中国化工信息网石化自动化，2007.

[3]高娟，王世荣.化工仪表与自动控制[M].北京：化学工业出版社，2013，2.