ECS-700系统在加氢实验装置上的应用

余伟 王丽 纪甜甜

摘要 中控WebField ECS-700系统是致力于帮助用户实现过程自动化的大规模联合控制系统，试验中利用该系统组成小型局域网，实现了35套加氢装置的管理和控制，为后续在各大型设备中使用奠定了基础。该系统最大支持32个工程，60个控制域和128个操作域，其中每个控制域支持60个控制站，每个操作域支持60个操作站，单域支持位号数量可达65000点。系统应用冗余的供电系统、冗余的通信网络、冗余的控制站等多冗余结构，保证系统正常运行及快速无扰切换。对等C/S模式保证所有数据的对等交换。本次设计完成电子称数据采集，PID时间比例控制等功能，在加氢装置上稳定可靠运行。

【关键词】DCS控制系统 实验装置 加氢裂化

ECS-700系统是中控InPlant整体解决方案的核心平台，具有管理大型联合装置的一体化能力。该系统软件为VisualField，由系统结构组态软件（VFSysBuilder）、组态管理软件（VFExplorer）、监控启动软件（VFLaunch）组成，完成对加氢装置的结构组件，控制方案实现及实施监控等功能。目前己将其成功应用于35套加氢实验装置中。

1 DCS系统结构

1.1 系统结构

项目中的35套小型加氢实验装置有18套反应器为盐浴炉、17套为电炉。装置分两排建设于实验厂房中，机柜及操作站共分3个控制室设置，设立5个操作站，每套实验装置单独设立一个机柜。项目共使用8对控制器，按照实验装置分布及机柜排布情况进行分站控制。实验装置使用VisualField软件进行编程及实施控制。

控制单元由FCU711主控制器模块、各种I/O模块及异构通讯模块组成，每对控制器下挂接多套实验装置，由本地机柜和扩展机柜构成。单套实验装置的多种控制继电器，控制温度的固态继电器以及与现场接线箱相连的接线端子等合理地布置于控制机柜中。操作站是最主要的人机交互界面，与Windows操作界面相同，用户很容易掌握系统操作。每个操作站均可进行现场35套装置的监视、控制和管理，每个控制柜控制信息均可反馈在每个操作站上，完全实现对等C/S模式。控制系统结构图见图1。

1.2 系统的网络连接方式

该系统的系统网络包含过程控制网SCnet、I/O总线。过程控制网SCnet基于以太网，支持总线型、星型、环型多种拓扑结构。I/O总线包括本地I/O总线（L-BUS）和扩展I/O总线（E-BUS），其中E-BUS基于以太网构建。

ECS-700系统支持通过PROFIBUS、MODBUS、OPC等多种方式与第三方系统连接，并支持标准以太网连接信息管理网，共享数据。

2 系统特点

（1）历史趋势服务器采用冗余结构，当一台历史趋势服务器故障停机时，另一台历史占空比=咏宽时间/周期=MU

图4：PID输出转化为时问比例示意图趋势服务器会自动工作，不影响所有数据历史趋势的记录。

（2）根据现场工艺操作人员少的情况决定，将所有操作站设置为一个操作域，可以对任一装置进行监视、控制和管理，运行人员可以在任一操作站进行所有操作。

（3）为了保证系统的安全性，启动方式采用控制系统启动及按钮柜按钮启动同时完成后作用的方式;报警方式采用了控制系统声音报警及报警灯同时报警和温度安全开关超温自动断电的方式。

报警的报警灯有控制器的数字量信号输出DO驱动，引起报警的信号来源可以是温度、压力等工艺参数，也可以来是温度安全开关TSS等。报警生成梯形示意图见图2。

图2中，TI，PI等是来自温度、压力的输出，驱动DCS的声音报警，经过DCS的DO点输出驱动报警灯动作。

为了保护反应器炉，设置多个（电炉）或两个（盐浴）温度安全开关，其常开接点与电炉的供电电炉交流接触器MC组成回路，接法如图3，当温度超过设定值上限时，则自动断开该交流接触器（图中DO-MC），将反应炉电源断开。同时，经DCS控制系统的DI模块显示反应炉断电状态，启动声光报警。

3 其他设计考虑

3.1 异构通讯数据处理

具有异构通讯协议的电子称和其他仪表，通过异构通讯卡件实现串口互联，通过VisualField软件进行编程组态实现数据的采集工作。以电子称为例进行说明称重数据的实时采集：

（1）在VisualField软件中先建立异构通讯硬件，在硬件下设立电子称能实现的通讯方式（本项目的传输编码为ASCII码），采用电子称可以识别的命令及响应格式实现所需数据的应答。

（2）将硬件中建立的数据个数更新到位号信息表中，对传回的数据进行对应电子称位号的组态，入：WT01，WT02等，同时在位號信息表中进行转换方式，上下限量程、单位等的组态。

（3）将完成的组态下载到主控制器中就可以进行通讯数据的显示及管理了。

3.2 电炉温度控制

电炉的温度控制分为保温控制和升温控制两种，但都是PID输出转化为时间比例后采用固态继电器进行输出控制。控制方法见图4。

（1）在VisualField软件中使用脉冲输出的PID功能块（PID TP）实现温度控制的搭建;

（2）根据实际工艺条件的情况选择脉冲周期，本项目选择周期为10秒。在此基础上将实现温度控制输出的MV和脉冲周期的占空比，提供驱动固态继电器的脉冲信号，从而实现了给电炉供电的固态继电器PID控制，达到保温或升温的目的。

4 结束语

ECS-700系统在35套小型加氢实验装置的成功实施为加氢装置的大型化奠定了基础，硬件设计、软件设计的全面化也提高了装置的安全性、可操作性。

参考文献

[1]张金玺.Honey well DCS系统在加氢裂化实验装置上的应用[J].抚顺石油学院学报，2003.