DCS控制系统升级及控制优化

DCS控制系统升级及控制优化

刘震

【摘要】以天钢2×28000m3/h空分装置集散控制系统升级优化项目为案例,分别对横河CENTUM CS3000DCS控制系统的软件版本升级、硬件配套升级以及空分装置控制方案优化进行了详细的介绍和分析,其中包括硬件结构、软件结构、控制原理及控制方案等多个方面,对于空分装置控制系统升级优化具有一定的借鉴意义.【期刊名称】《天津冶金》

【年(卷),期】2018(000)0z1

【总页数】4页(P95-98)

【关键词】空分装置;集散控制系统;升级;性能;提升

【作者】刘震

【作者单位】天津钢铁集团有限公司,天津300301

【正文语种】中文

0 引言

天钢2×28000m3/h空分装置于2005年投产至今已运行使用接近13年，由于天钢投产后炼钢主体设备生产计划安排负荷较满，空分设备自投产以后10余年的时间，长期处于满负荷运行状况，也使空分设备DCS控制系统缺乏定期的停机维护保养，存在一定的设备安全隐患。由于DCS控制系统长期处于满负荷连续运转状态，缺乏定期的停机维护保养，且随着控制系统使用年限的增加，在实际使用中一

些问题也逐渐显露出来，经过检测分析，具体问题有以下几点：

（1）原有DCS控制系统为横河CENTUM CS3000 R3.04版本控制系统，其工程师站及操作站工控机只兼容微软Windows XP操作系统。微软已经停止对Windows XP系统的支持，目前配置微软Windows XP操作系统的计算机已被淘汰，全面停止生产和销售，工程师站及操作站工控机一旦发生故障无法进行新机更换。而随着使用时间的增加，工控机硬件老化严重，已多次发生元器件损坏故障。（2）系统操作站及工程师站的仪表显示画面数据变成星号且系统报警灯闪，此故障由于Vnet1\Vnet2网络不稳定造成的。

（3）经过多年的运行，测点的增加、通道的损坏等原因导致I/O通道等备件已严重不足。

（4）原有控制系统组态中，部分控制方案已被更先进科学的控制方案所取代，新的控制程序组态已被新型空分装置广泛使用，成熟可靠，能够使空分设备安全性能得到很大提升，并且通过控制方案优化设备降低能耗。

1 DCS系统升级方案

1.1 硬件升级

（1）操作站

采用8台DELL-T5810工作站，配套8台DELL-P2217显示器，系统预装MS Windows 7操作系统。

（2）工程师站

工程师站除具有和上述操作站相同的PC特性外，还安装有综合工程工具包，如图形组态、PID控制、顺序控制等，可以为各种工厂环境配置CENTUM VP系统。采用1台DELL-T330服务器，配套1台DELL-P2217显示器，系统预装MS Windows 7操作系统。

（3）横河网卡

将装置上使用的横河VF701网卡全部更换为PCI-Ⅱ插槽的横河VF702网卡。VI702卡有两个接口可连接Vnet/IP通讯电缆，可支持双重化的Vnet/IP总线。（4）通讯连接部件

对装置中使用的T型头、堵头、同轴电缆等网络通讯部件进行拆检更换。

1.2 软件的升级

（1）操作系统

工程师站及操作站全部由Windows-XP变更为Windows 7操作系统。

（2）横河软件

应用系统由横河CS3000 R3.04.00跨版本升级至目前最新版本CENTUM VP

R6.04，系统结构上CENTUM VP取消了Ethernet网，并且升级后废除3.5寸软盘的使用，将软件包使用授权直接捆绑在光盘当中提供。CENTUM VP系统结构见图1。

图1CENTUM VP系统结构

1.3 系统升级后各项指标

（1）升级到CENTUM-VP R6版本的DCS系统，HIS操作站和EWS工程师站采用Windows 7长效版OS系统，解决了DCS系统硬件不支持的问题，便于日常维护。

（2）升级到CENTUM-VP R6版本的DCS系统,操作系统为微软Windows 7操作平台。显示屏为256色，分辩率1280×1024。屏幕支持快速刷新，速度1s，并支持3D图素，画面更加逼真和生动。

（3）CENTUM-VP R6具有超越CS3000的安全性、操控效率。流程图组态工具更新开发了适用于涡轮旋转设备的新的I/O模件及新型现场控制站。

（4）CENTUM VP在保证与之前的CENTUM系统兼容性以及一致性的同时，重新定义了生产控制系统角色，CENTUM VP超越了传统DCS的控制和监视功能，

整合了工厂信息管理、资产管理和运营支持的功能，使其成为了一个统一的操作环境。

（5）与CS3000相比，新HIS每个画面的信息量为之前的4倍（View Set功能），可同时显示过程、安全及设备信息。相关信息可分组显示，并搭载CAMS 功能，使重要警报明确化。操作判断速度是之前的2倍，可以节约60%的时间。重要信息的明确化，使操作人员可以迅速地连接需要的信息，最小化连接必要信息的操作步骤。

（6）最多同时显示5个窗口（View），加强了趋势显示功能。趋势总貌设定的灵活性（背景及笔的颜色等）；重叠参照模式；不同采集周期的数据可以同时显示；显示多种索引标志；多种图例显示（栅格,浮游,棒）；趋势曲线图可以输出为Bitmap文件；根据时间或者条件可以选择要显示的趋势数据（包括长期趋势），与趋势块文件无关；每笔／每个数据类型可以显示多种趋势画面，而不是把所有的数据描绘在单一的趋势窗口中.（层叠功能）；趋势采集功能同CENTUM CS 3000 R3一样，8-笔/组（曲线）,16-组/块,50-块/HIS，最多 26块可以在自身的HIS上收集,剩余的来自于其他HIS。1 s/10 s趋势最多8块，2880-点/笔，使用长期趋势收集软件包可以延伸到更多。趋势层叠显示见图3。

图2 HIS屏幕总览

图3 趋势层叠显示

（7）可以对CAMS显示方式或者传统的报警汇总显示方式进行选择，在HIS的Utility上进行设定，HIS上的CAMS功能成为可选的免费软件，捆绑在标准的操作和监视功能软件中。

（8）CENTUM-VP开发了新的工程应用工具，更方便PROJECT生成。

2 DCS控制方案的升级

完成对系统软件及硬件升级后，对系统的组态内容进行一系列的升级优化，整合当