霍尼韦尔DCS在神华宁煤烯烃项目中的应用研究

霍尼韦尔DCS在神华宁煤烯烃项目中的应用研究【摘要】霍尼韦尔dcs在神华宁煤烯烃项目生产装置的实时控制、报警管理、历史数据和事件的采集和存储，以及报表的生成和存储、过程操作、hart智能仪表的管理和动态监控，生产操作数据系统的建立和应用。

【关键词】控制系统；冗余网络；实时数据库
0 引言
煤化工行业工艺复杂、多样，对自控系统和设备都有着较高的要求，尤其对自控系统来说，其可靠性、稳定性和灵活性是保证生产工艺长周期运行的前提，在神华宁煤烯烃项目中，采用了霍尼韦尔一体化系统解决方案。

１神华宁煤烯烃项目简介
神宁集团煤基烯烃项目设计规模为年产聚丙烯52万吨，副产品汽油及液态燃料等其他产品20多万吨。

关键技术和生产装置均处在世界前沿水平。

主要由气化装置、备煤装置，三合一装置(co变换、低温甲醇洗、硫回收)、甲醇合成装置，甲醇制丙烯装置、聚丙烯装置、动力站装置、脱硫装置，空分装置和界区外装置（osbl）组成。

２霍尼韦尔dcs系统简介
experion pks过程控制系统采用嵌入式决策支持和诊断技术，其安全组件使安全环境独立于主控系统，提高了系统整体的安全稳定。

在每套pks 系统中，服务器都可以选择冗余配置，有效存储数
据库信息。

fte容错以太网可通过网络通讯接口卡与c300控制器、操作站、服务器、第三方设备及其它pc连接，避免了因单点故障而引起的系统瘫痪，大大提高了系统可靠性。

２．１硬件结构及功能
c300 控制器
c300分散过程控制器采用新颖的立式设计，有效节省了空间。

它包括控制器硬件和控制软件cee，支持组态、下载及各功能模块的执行。

每套控制器最多支持64个io units，每个控制器有两个iolinks接口，可以连接c系列io卡件或pmio卡件，还可以连接多至8个fteb接口卡与plc 通讯。

c300输入输出端子板
为c300 控制器提供连接点和所有电缆终端连接口（如fte、iolinks等），为控制器提供24v直流电源。

i/o卡件
垂直设计的c 系列输入/输出，以18度角倾斜，最大限度地减少了机柜空间；倾斜设计使热量均匀地流过机柜，改善了产品使用寿命，降低了能源成本。

可以简便接入的集成式两级端子块接触简便，能够轻松进行布线安装和维护。

模拟量输入输出卡为16通道，支持冗余、hart 协议通讯；数字输入卡为32 通道，支持冗余。

数字输出卡32 通道，分为触点输出和继电器输出，支持扩展。

防火墙模块及fte容错以太网络
防火墙模块支持c系列产品，c300 及c系列现场端口模块都必
须与防火墙连接。

防火墙与l1 或l2 层交换机之间采用光缆或stp 连接。

它采用24v 直流供电，支持冗余及运行自诊断，但是与其他防火墙之间只可并接不可串接。

当发生故障时，指示灯显示。

防火墙输入输出端子板可连接控制器，c系列现场接口模块及fteb 。

新型控制防火墙，防止关键系统出现电脑安全泄密，保证系统可用性。

防火墙防止控制层发生以太网消息泛滥及拒绝服务攻击。

只有控制专用的消息才传送至控制器，防止速度下降或完全关闭。

pks应用了容错以太网（fte），fte节点之间有4个通信路径，对电缆和电子设备中的各种多重故障具有容错功能，对pc应用程序具有透明性，并具有快速检测和恢复。

fte网络使用单一网络，不需要服务器和工作站来重新建立网络连接。

因此，切换时间通常只有1秒钟。

fte 由多路选择逻辑单网的组网方式代替了双网结构，实现了多路由选择，最优路径选择和交换机快速切换。

它包括冗余的交换机和电缆，需要两个防火墙的支持，一个支持ftea，另外一个支持fteb。

honeywell 在experion pks 控制网络安全上考虑了目前所有已知的各种安全隐患。

同时在系统架构中已经考虑到局部可能出现物理故障时的容错能力。

考虑到极端情况发生，即使整个网络受攻击瘫痪，控制器c300在控制器防火墙的保护下仍能够继续工作，保证生产正常进行。

其网络结构图如下所示：
图１fte容错以太网络结构
２．２dcs系统应用
霍尼韦尔dcs应用在神华宁煤烯烃项目所有装置的实时控制、报警管理、历史数据和事件的采集和存储、报表的生成和存储、过程操作、hart智能仪表的管理和动态监控、生产操作数据系统的建立和应用、并提供与工厂网络的接口等。

本工程采用中央控制室（ccr）和现场机柜室（frr）分离设置的方式。

各装置的dcs的操作站设置在中央控制室，控制站设置在相应的现场机柜室，所有现场仪表信号传到现场机柜室，再从现场机柜室传到中央控制室，从现场机柜室到中央控制室的信号采用冗余光缆连接。

在中央控制室进行全部的控制、监测、报警及报表等操作。

２.2.1 单套装置dcs配置方案
针对具有现场机柜室的装置，dcs系统按下列原则进行配置：1）系统的所有机柜均安装在现场机柜室，另外在现场机柜室内设有工程师站用于系统组态、调试。

2）通过配置opc服务器或串口服务器，与装置的其它控制系统（如sis、plc、itcc）进行通讯，将数据采集进dcs系统后，统一上传至中央控制室。

3）在中央控制室内安装多台操作站、打印机等，实现日常的生产控制、监测、报警及报表输出等操作。

4）为了保证数据传递的可靠，从现场机柜室的交换机引出2路冗余光缆连到中央控制室2台交换机，用于本装置服务器、操做站、
网络打印机的连接。

其系统结构图如图2所示。

２.2.2 中央控制室dcs配置方案
中央控制室主要实现对各生产装置的日常监控、操作，以及作为生产中心的调度室，负责对所辖装置的生产数据进行集中处理、显示，用于调度人员指挥生产。

因此中央控制室dcs系统的配置如下：
图２单个装置dcs配置图
1）在中央控制室服务器室配置所有装置的pks冗余服务器。

2）在工程师室配置工程师站对各装置进行工程组态。

3）在中控室操作大厅配置双屏操作员站、值长站及网络打印机。

4）应用层配置了opc服务器、防病毒服务器、web服务器、报警管理服务器。

5）在中央控制室机柜间配置网络柜、电源柜、防火墙，交换机、gps设备。

２.3 全厂dcs系统网络配置方案
神华宁煤烯烃项目网络分为4层，level 1 到level 4层。

1）在level 1层上使用控制防火墙，它是在已有可靠的网络架构基础上，增加另外一层高安全防护，控制防火墙只允许与c300
控制器有关的信息通过，拒绝接受所有控制器不需要的信息2）在level 2层使用交换机，连接各现场机柜间与中控室控制防火墙、操作员站等设备。

3）在level3 层使用主干交换机，各工艺装置通过中央控制室的交换机汇集到主干交换机上。

4）在level4层使用防火墙以及交换机，通过防火墙以及交换机来连接第三方的系统以及企业管理网。

其网络结构图如图3所示。

２.4 系统安全
为防止病毒侵入dcs，造成dcs系统故障，霍尼韦尔支持成熟防火墙技术，严格禁止除数据库主服务器以外的机器对epks服务器和opc服务器的访问，确保底层控制系统的安全性。

３结束语
霍尼韦尔公司通过mav的方式，为神华宁煤烯烃项目提供了包括dcs、ams、phd等在内的，完整的、一体化的控制系统解决方案，采用了当前主流的、最先进的系统配置，极大地提高了项目的自动化控制水平，为装置的安全、平稳运行打下了良好的基础。

目前霍尼韦尔的dcs在神华宁煤烯烃项目已投入商业化运行。

【参考文献】
［1］experion solutions honeywell.experion pks platform.
［2］honeywell experion pks knowledge builder.honeywell co.,ltd.
［责任编辑：王洪泽］。