横河DCS系统在线升级在动力装置的应用

横河DCS系统在线升级在动力装置的应用

摘要：本文介绍了动力装置横河DCS系统CENTUM-CS在线升级为CS3000系统

原因，结合现场实际情况和动力装置生产不能停车的要求，确定了分四个阶段分

步实施的在线升级方案； DCS系统升级实施过程中的准备工作和主要难点；升级

的具体步骤；升级后的CS3000系统性能稳定，故障率低，摆脱了备件不足，维

护困难的局面，满足了动力装置安全稳定运行。

关键词：DCS；升级；难点；CS3000

1 动力装置的重要性

动力装置配有3台220T/h锅炉和2台2.5万千瓦机组，是公司的关键生产装置，为整个公司提供蒸汽，如果动力装置整个停下来，将会导致整个化工装置停车，该装置的运行情况直接影响着全公司的生产。

2 原DCS系统概述

2.1 原DCS系统配置架构

原DCS控制系统采用的是横河CENTUM-CS系统，主要由6个FCS控制站、11台ICS操作站、1台EWS工程师站、冗余的V网（控制网）和不冗余的E网组成。FCS控制站配置的型号是AFE20D，每个FCS站配有冗余的CPU卡CP332D，ICS操

作站配置的型号是AIH21D， EWS工程师站配置的型号是HP 715/100，两条冗余

的V网分别是BUS1网和BUS2网，ICS和EWS站操作系统是UNIX系统，DCS系

统版本是R2.14，数据备份是用磁带备份。FCS0101~FCS0106控制站分别对应控制

1#锅炉、2#锅炉、3#锅炉、1#汽机、2#汽机、公用工程部分的设备。ICS0153、ICS0154、ICS0160~ICS0163六台操作站监控3台锅炉运行；ICS0155~ICS0159五台

操作站监控2台汽机和公用部分设备运行；工程师站EWS0164用于DCS组态和

内容下装。

2.2存在的问题

动力装置DCS系统于1998年投用，随着时间的推移，系统的硬件部分已在

逐渐老化，性能下降，硬件故障率也在升高，维护费用日渐增多；而且横河公司

已于2007年10月停止对用户ICS的整机供货，虽然备件仍将提供服务，但购买

比较困难而且备件费用成本也比较高。这已严重影响到动力装置的长周期安全运行，进而影响到整个公司化工装置的稳定运行。为了确保动力装置的安全稳定运行，需要对该装置DCS系统进行升级改造，提升整个系统的安全可靠性。

3 DCS系统升级改造

3.1改造内容

为了提升原有系统的可靠性，同时降低升级成本，有效利用原有硬件，通过

更新部分硬件和使用最新系统软件版本的方法，将CS系统升级为当时横河最新

的CS3000系统。6个控制站现场控制单元FCU（包含冗余的CPU卡、电源卡和通讯卡）部分、1台工程师站及11台操作站更新升级；11个操作台、网络电缆以

及打印机更新；增加1个操作台放置打印机。工程师站升级为DELL Server服务器，CS3000系统中命名为HIS0164；FCS控制站型号升级为AFS20D，CPU卡升级为

CP345。工程师站和操作站的操作系统升级为Windows XP中文版，DCS系统软件

版本升级为CS3000系统R3.08.70。

3.2升级方案

根据原CS系统结构和动力装置不能停车的要求，在不影响动力装置“二炉一机”正常运行的情况下，采用分步分站在线升级的方案，通过3台锅炉、2台汽机

的倒开和相对应DCS控制站的切换。第一阶段从CS系统中切出FCS0101控制站

和ICS0156~ICS0159四台操作站，六个新操作台安装到位，构建FCS0101控制站、HIS0159~HIS0163五台操作站和工程师站HIS0164组成的新CS3000系统；第二阶

段从CS系统中切出FCS0102控制站然后接入新CS3000系统中；第三阶段从CS

系统中切出FCS0103、FCS0104控制站然后接入新CS3000系统中；第四阶段停运FCS0105、FCS0106控制站，拆除CS系统工程师站EWS0164和ICS0160~ICS0163、ICS0153~ICS0155七台操作站，六个新操作台安装到位，接入FCS0105、FCS0106

控制站和HIS0153~HIS0158六台操作站。

4 DCS系统升级改造

4.1 DCS升级前的准备

（1）升级前校对CS3000与CS系统流程图、联锁，两者不一致时，及时修改CS3000内容，该工作于设备出厂验收前完成；校对CS3000与CS系统组态参数，

不一致的根据现场情况及时修正CS3000数据库，参数校对于升级前一周完成，

参数修正于升级前完成。

（2）CS系统仪表参数、程序备份。

（3）FCS0101~FCS0106相应站在升级前所有顺控表、逻辑图状态、站间通讯

数据检查，对DCS升级有影响的，制定相应的措施。

（4）检查CS网络的安全性、模块、电缆的可靠性。确认每个控制站、操作

站的冗余V网通讯电缆BUS1、BUS2的接口并标记，各站之间的连接顺序，临时

电缆长度。

（5）FCS0101~FCS0105相应站在升级前所涉及的电磁阀、电机马达、电动门

在停车状态。

（6）针对FCS0106控制的设备，在该站在线升级前做好可以停运半天无DCS

控制的准备措施。

4.2 DCS在线升级的主要难点

（1）在CS系统中在线切出一部分控制站和新操作站构成一个新CS3000系统，同时在切出这部分控制站时，要确保原CS系统的安全性，在作业过程中一个小

小的疏忽都可能导致CS系统出现问题，这样整个化工装置都将停车，这是非常

严重的后果。

（2）已存在CS、CS3000两套DCS系统，且都在运行的时候，还需要分步从CS系统中安全切出部分控制站，然后安全接入新的CS3000系统中。此时CS系统

的切出与新CS3000系统的接入都必须保证安全，否则也会带来整个化工装置都

将停车的后果。

（3）为保证动力装置正常供汽，公用工程现场设备不能停止运行，FCS0106

站升级时，所有该站控制的设备在DCS上的监视操作都要转移到辅助表盘上或就

地监视控制，同时在完成FCS0106控制站升级后，还需要对临时现场监视、操作

的设备无缝接入新的CS3000系统中来控制。

4.3 DCS升级的具体步骤

第一阶段升级时，1#锅炉停运，CS系统监视2#锅炉、3#锅炉、1#汽机、公用部分运行。从CS系统中切出1#锅炉对应的1#控制站FCS0101和ICS0156~ICS0159

四台操作站，CS3000系统的五台新操作站安装到位，建立新的CS和CS3000两套系统。

第二阶段升级时，1#锅炉运行，2#锅炉停运，CS3000系统监控1#锅炉运行，CS系统监视3#锅炉、1#汽机、公用部分运行。从CS系统中切出FCS0102控制站