DCS在天然气处理装置中的应用

过程控制实施技术自动化,2009,4:77AUTOMATION IN PETRO CHEMICAL, INDUSTRYDCS在天然气处理装置中的应用李映霞1,张国栋2,陆艳萍ξ(1.天华化工机械及自动化研究设计院,兰州730060;2.吐哈油田丘东采油厂,新疆郡善8382023.中石油兰州石化公司化肥厂,兰州730060)摘要:通过对丘东天然气处理装置控制系统存在的控制卡易出错组态受限制、功能不完善等问题和DlaV控制系统采用高性能的控制器、VM虚拟模块等特点的介绍,认识到为保证丘东天然气处理装置的平稳、安全运行,亟须对控制系统进行升级改造的必要性以及改造方案的总体思路并对实施方案进行了详细介绍,方案实施后,解决了原系统中存在的问题发挥了 DeltaV系统的优势提高了天然气处理装置控制系统的控制系统的安全性和可靠性,保证了丘东夭然气处理装置安全和平稳运行关键词:分散控制系统;RS3系统; Delay中图分类号:TP273文献标志码:B文章编号:1007-7324(2009)04-0077-02化”的发展趋势吐哈油田丘东天然气处理装置自控系统采用天然气孔板流量计只能采用人工计算流出系RS3-DCS,该系统实现对整个装置生产过程的监数及普通温压补偿公式,不能实时反映正确的标况控和保护,包括过程控制(PCS)、紧急关断控制流量,将影响天然气流量的测量精度。(ESD)、火气探测(F&G)和消防控制。RS3控制3新系统特点系统由工程师站(MTCC)操作站(ROS)组成控制3.1 DeltaV系统特点器( ControlFile)、各种I/O模块及接线端子板所组)系统冗余。 Delta v系统是 Emerson公司成。控制器由冗余电源卡、冗余通讯卡、冗余处理依据FF标准设计出的兼容现场总线功能的控制器(CP2)、内存卡及控制卡所组成。控制卡由A到系统,它充分发挥众多DCS的优势,如:系统的安H进行排列,A与B、C与D为相互冗余的MPC2全性、冗余功能(电源、控制器、通信网络、1/O模控制卡,E、F为MPC2控制卡、G为MUX控制卡、块)、集成的用户界面、信息集成等,同时克服传统H为PLC控制卡。控制卡可卡件箱或IO模块DCS的不足,具有规模灵活可变、使用简单、维护相连并进行数据通讯,I/O模块则与接线端子板相方便的特点。连使其系统IO达650多点。b)高性能的控制器。该系统控制器的功能特2系统现状点: MD PLUS控制器最大为48MB。减少了a)控制卡运行负荷重,容易出错。随着工艺CPU的资源占用比例,并提高了控制策略的功能。的不断改造以及控制规模的增大使控制卡运行负控制器可以将智能HART信息从现场设备传送到荷加重1。其闲空时间百分比现已降低到5%~控制网络中的任何节点28%,这时控制卡中的程序及数据内容备份时出错,c)ⅥM虚拟模块。ⅥM虚拟模块是由当冗余控制卡切换时会使数据丢失,从而造成生产 MYNAH公司专门配合 Delta v系统研制的,包括虚运行不平稳,并给安全带来严重的不利影响拟Ⅰ/O模块和虚拟I/O模块网关。虚拟模块仿真b)无法离线组态及组态受限制。该系统无法DaVO卡件和现场总线接口卡件,虚拟1O模块进行离线组态并进行逻辑测试。控制卡之间变量网关提供 Modbus TCP/P或 Ethernet/P通信功能。引用连接有着严格的控制,每块控制卡的卡间连接32升级方案为80条,这为组态中的变量引用带来不方便,使组遵循的主导思想:利用新技术、新设备,结合态受到较大的限制c)功能不完善,无法满足现场生产需要。收稿日期:2009-05-13(修改稿)ROS操作站现通过 NetDDE功能进行DCS数据作者筒介:李映霞,女,1993年毕业于兰州大学计算机应用专石油化工自动化2009年实际,充分利用现有设备减少投资,尽量降低对生警处理的时效性。当发生报警后操作人员可立即产的影响,努力实现自控系统安全可靠、功能强大、知道报警的具体含意并做出快速反应经济实用,为“管控一体化”的生产管理模式打下坚b)二次开发操作面板,满足实际应用。操作实的物质技术基础面板是技术维护人员、操作人员进行维护和操作的a)采用 DeltaⅤ冗余控制器及冗余RS3IO重要工具。 DeltaⅤ系统所具有的原始操作面板根接口模块来代替RS3系统的 ControlFile控制器,本满足不了实际使用要求。通过深入研究及结合以充分利用 Deltav的先进性及可靠性。现场使用要求及不同的授权等级对各种模板的操b)充分保留原RS3IO模块,不能保留的可作面板进行再次开发,使面板具有直观可读、操作用 Deltav I/O模块进行替代。这样可以节省投方便、安全可靠的优点,使其更接近操作实际满足资,减少工作量,并可降低对生产的影响程度。使用要求3.3系统组成c)采用AGA算法,提高孔板流量精度。原R3系DeltaⅤ系统主要由三部分即工作站、通信网统孔板流量计量精度较低。 Deltav系统的AGA算法综络和控制站组成,工作站、通信网络及部分IO卡合了AGA3和AGA8的功能,可进行天然气孔板流量的件属于升级新增的配置。计算及温压补偿。通过AGA算法模块开发天然气孔板a)工作站包括了3台操作员站(其中1台由流量计量模板。流出系数随着压力温度的变化可自动重工程师站兼作操作员站)和1台网络服务器,分别新计算,大大提高了天然气的计量精度用于系统管理、组态、过程监控及操作、以及实现控d)完善控制逻辑,确保分子筛安全运行。天制系统与工厂管理网络的数据通信并提供过程信然气处理装置采用两分子筛塔实现天然气脱水。息的基于Web技术的远程浏览。通过开发分子筛切断阀顺控逻辑,实现分子筛b)控制站由高性能的冗余MD控制器、冗余 ORBIT轨道球阀自动切换,进而控制原料气和再Deltav for rs3I/O接口模块、 elta/O卡件以生气的流向,以达到两塔连续交替循环吸附、再生及原来的RS3I/O模块所组成。MD控制器提供冷却过程。天然气处理装置分子筛切断阀顺控逻现场设备与控制网络中其他节点之间的通讯和控辑具有复位、启动、暂停、继续、步进、两塔吸附选择制。 DeltaV系统创建的控制策略和系统组态也可等功能,可以充分满足现场实际要求且具有报警功以在这个功能更强的控制器中使用。功能强大的能,当某步报警时将停止运行,等待故障处理或确MD控制器通过底板与1O卡件连接。认,加强了生产装置的安全度。c)采用RS31/O接口模块可把RS3系统的6结束语ontrolFile控制器升级到 Deltav系统的MD控目前该系统运行平稳,安全可靠,通过对该制器。RS3O接口模块与 ControlFile的串行通系统的升级,解决了原系统中存在的问题,发挥讯协议兼容。RS3Ⅰ/O接口模块可以使用RS3 Deltav系统的优势,提高了天然气处理装置控制FlexTerm and MultiPoint I/O子系统。 Deltav系系统的安全性、可靠性、实用性以及先进性,并提统可以与 Deltav i/O一样对RS3I/O进行组态、高自动化运用水平。今后还可以充分发挥监控、诊断Plant Web的功能及性能,扩展工艺参数的应用范4升级改造后的1/O规模围并融入生产管理信息系统中,实现“管控一体对RS3系统进行升级改造成 Deltav系统,化”。FlexTerm及 MultiPoint I/O模块可以保留,而参考文献:MuxI/O及PLC模块需要用相应的 DeltaV I/O1高丽君,油品罐区的数据采集],石油化工自动化,200,43模块进行替代。 Mux Al用 DeltaV al模块代替;Mux RTD用 RTD DeltaV rtD模块代替;PLC2解桂香,秦祖杰,自控工程设计中控制阀流量特性的选用问题L刀.石油化工自动化,2004,(4):96模块用串行卡代替;对部分模块进行扩充达到3陆德民,张振基,黄步余石油化工自动控制设计手册[M1310%的余留以便扩容5系统升级后具有的特性李清方,张国忠,张建,等.油田套炉的结构优化[J].中国石油a)实现DltaⅤ内核汉化,提高操作人员对报大学学报(自然科学版),2007,(3):114