大型煤化工SIS與DCS通訊解決方案

大型煤化工項目SIS與DCS通信控制方案

前言：

本類項目現(xiàn)場控制設備種類繁多，不同工段工藝要求不同，對應的設備種類也不同，閥門類設備應用類型橫跨火力發(fā)電，電力冶金，石化，大型煤化工等行業(yè)，電機類同樣廣泛使用了目前多個典型行業(yè)所用電機種類。在氣化工段鎖渣系統(tǒng)，液氮洗（分子篩）系統(tǒng)，SIS和DCS通訊調(diào)試等重、難點階段出現(xiàn)了很多問題，造成調(diào)試進度周期延長。而這些問題，都是一些可能重復出現(xiàn)的，因此總結出本文，希望能為本項目尾期調(diào)試、我公司其他大型煤化工項目等提供一些可借鑒的經(jīng)驗，增強團隊的工作效率。

現(xiàn)場設備調(diào)試類：

本次總結就目前階段調(diào)試中碰見的一些常見問題進行一次簡單的總結，以在尾期調(diào)試中出現(xiàn)類似問題時能高效的進行調(diào)試作業(yè)。（詳細見附件《調(diào)試篇-總結第二階段.xls》一文）

DCS與SIS雙向多方式通訊總結：

本次總結不再對通訊協(xié)議等通訊本身進行總結，如有需要，可參考我之前寫過的關于本項目modbus通訊相關總結（詳見附件《2.通訊總結相關.7z》壓縮包內(nèi)相應內(nèi)容）。

今次總結，重點介紹SIS(以氣化爐C路為例)系統(tǒng)跟DCS的雙向多種通訊，正文如下：

modbus通訊類：

modbus類AI讀82DIO讀413DO寫11DI8硬接線類DO3

1.AI類：本類型主要信號為SIS開車/停車時對應步序中間點，SIS停車所需AI測點等模擬量（如開停

車所需的AI點都是進SIS，而這部分測點，如果是DCS側如果沒有對應邏輯，那么SIS就已通訊的方式送DCS，如果DCS有連鎖邏輯涉及到的AI測點，那么SIS采取1分2分配器的方式將信號送給DCS），本部分通訊信號僅用于畫面數(shù)字的監(jiān)視。通過位號前加SIS前綴的形式區(qū)別與DCS測點。本項目，此類型號共計82個，其中5個信號為時間中間變量（用于顯示當前步序消耗時間），13個信號為閥門開度信號（用于SIS系統(tǒng)閥門限位3oo2或者2oo2信號判斷）。其他信號為開停車條件判斷所需信號。2.DIO類：本類信號，分3大類。第一類，用于監(jiān)控閥門的狀態(tài)：所有SIS通訊送過來的閥門狀態(tài)點，

DCS均使用閥檢功能塊統(tǒng)一讀取（以便于開關限位信號3oo2或者2oo2的信號判斷），統(tǒng)一了畫面上閥門的狀態(tài)顏色顯示。而該類電磁閥“得電/失電”通過原閥門上加SIS的方式實現(xiàn)和DCS側控制的同類型閥門的區(qū)別。第二類：用于顯示SIS當前開停車順控邏輯的每一個條件的狀態(tài)（對應有專門的畫面，畫面和SIS測HMI畫面保持一致）。

3.DO寫類：本類通訊點分兩大類型：第一類，有3個閥門的電磁閥得電，可以由DCS發(fā)送“得電”指

令（此類閥門為輔助閥門，不涉及可能造成安全跳車等問題）。第二類：用于DCS通過modbus發(fā)送寫DO的方式，向SIS發(fā)送順控邏輯的啟動，復位等置位類中間點通訊（此類設備為SIS開車順控用中間點，不涉及停車信號）。本類信號共計11個。

硬接線通訊：

DI硬件點：用于在SIS側開車順控期間時，如果到達某一個階段，則需要DCS側控制的閥門配合進行一個開度置值的信號，此時DCS側控制閥門的開度，SIS側控制電磁閥的得失電。

DO硬件點：本類測點共計3個，用于當前工況的綜合判斷，然后輸出信號給SIS進行邏輯處理以判斷是否達到全廠跳車條件。

特殊點：

1.由于ICS硬件特性，其DO模塊送出來的信號都是有源信號，對應我方DI模塊，應該設置為不配電（短

接片跳線實現(xiàn)）方式。本項目所有DI信號的配電方式，僅此處DI信號為不向外配電。

2.無論是modbus通訊，還是硬接線，其DO寫位號，并不是所有的位號都是使用脈沖/長信號來進行

命令的發(fā)送的。特別是涉及到和氧閥有關的閥門，此處需要特別關注（具體請參考201*0725以后任意一次項目備份）。

3.本項目modbus通訊點很多，因此除去關注DCS側modbus主站通訊速率，也要關注ICS側modbus

從站通訊因通信量較大對ICS本身任務周期的影響，SIS對任務周期有嚴格的規(guī)范要求。

本次總結到此結束，《調(diào)試篇-總結第二階段.xls》一文將在后期繼續(xù)完善補充，附件《2.通訊總結相關.7z》已經(jīng)完成，不再修改。

擴展閱讀：holleywell 在煤制sis dcs

霍尼韋爾的DCS、SIS、CCTV系統(tǒng)

在神華包頭煤制烯烴項目中的應用

摘要：簡單介紹了神華包頭煤制烯烴項目中應用的霍尼韋爾公司的DCS、SIS、CCTV等主要產(chǎn)生監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結構，以及各系統(tǒng)間的集成。并介紹了生產(chǎn)調(diào)度指揮中心如何實現(xiàn)全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)處理及顯示。

關鍵詞：控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；實時數(shù)據(jù)庫1引言

神華包頭煤制烯烴項目，于201*年12月獲得國家發(fā)展和改革委員會核準，總投資165億元，是迄今為止經(jīng)國家核準的唯一的煤制烯烴項目，也是世界首套煤制烯烴工業(yè)化生產(chǎn)示范基地。項目建設規(guī)模：180萬噸/年煤制甲醇、60萬噸/年甲醇制烯烴、30萬噸/年聚乙烯、30萬噸/年聚丙烯、4套6萬立方米/小時空分制氧、3套480噸/小時蒸發(fā)量的熱電站以及輔助生產(chǎn)設施和公用工程等。核心技術采用國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的甲醇制烯烴技術，其他主要工藝裝置均采用世界先進的煤化工/石油化工技術，包括GE水煤漿氣化技術、德國林德公司低溫甲醇洗技術、英國DAVY公司甲醇合成技術、美國DOW公司聚丙烯技術、美國UNIVATION公司聚乙烯技術等。2主自動化控制系統(tǒng)采購原則

為了確保系統(tǒng)的完整性、協(xié)調(diào)性和工程進度，本項目控制系統(tǒng)的采購采用了MAV（MainAutomaticVenders）方式。MAV與業(yè)主簽訂框架協(xié)議，在項目執(zhí)行中由EPC與MAV供貨商分別簽署采購合同。最終霍尼韋爾公司中標。

MAV的供貨范圍包括DCS、SIS、GDS、工業(yè)CCTV、DLP大屏幕顯示系統(tǒng)以及相關的安全柵、機柜和就地控制室儀表盤等。

序號1234567系統(tǒng)/設備名稱DCSSISCCTVGDSDLP安全柵機柜生產(chǎn)廠商HONEYWELLHONEYWELLHONEYWELL德爾格BARCOMTLRITTAL3各控制子系統(tǒng)簡介3.1DCS系統(tǒng)

3.1.1DCS系統(tǒng)配置原則

本項目采用聯(lián)合控制室（UCR）和現(xiàn)場機柜室（FRR）結合的配置方式。原則上生產(chǎn)裝置的DCS控制系統(tǒng)的操作站設置在相應的聯(lián)合控制室，控制站設置在相應的現(xiàn)場機柜室，所有現(xiàn)場儀表信號傳到現(xiàn)場機柜室，再從現(xiàn)場機柜室傳到聯(lián)合控制室，從現(xiàn)場機柜室到聯(lián)合控制室的信號采用雙冗余光纜連接。在聯(lián)合控制室進行全部的控制、監(jiān)測、報警及報表等操作。

由于各裝置的建設進度不一樣。而且由不同的EPC承包商施工，因此每套生產(chǎn)裝置的DCS系統(tǒng)都配置成獨立的、完整的系統(tǒng)。

DCS系統(tǒng)采用了HONEYWELL公司最新的ExperionPKS-C300控制器。系統(tǒng)的基本結構簡圖如下：

3.1.2單套裝置DCS系統(tǒng)的配置方案

針對具有現(xiàn)場機柜室的裝置，DCS系統(tǒng)均按下列原則進行配置：

1）系統(tǒng)的所有機柜均安裝在現(xiàn)場機柜室，另外在現(xiàn)場機柜室內(nèi)設有工程師站、開停工用的操作站。

2）通過配置OPC服務器或串口服務器，與裝置的其它控制系統(tǒng)（如機組PLC、裝置的先進控制系統(tǒng)等）進行通訊，將數(shù)據(jù)采集進DCS系統(tǒng)后，統(tǒng)一上傳至聯(lián)合控制室，以及全廠生產(chǎn)調(diào)度中心。

2）在聯(lián)合控制室內(nèi)安裝多臺操作站、打印機等，實現(xiàn)日常的生產(chǎn)控制、監(jiān)測、報警及報表輸出等操作。

3）為了保證數(shù)據(jù)的傳遞速度，從現(xiàn)場機柜室的CISCO2960交換機引出2路通過光纜連到聯(lián)合控制室，其中1路連接另1臺CISCO2960交換機，用于本裝置操作站、網(wǎng)絡打印機的連接；另1

C300控制器

網(wǎng)絡打印機

工程師站

操作員站

數(shù)據(jù)庫服務

控制器防火

串口服務器

FTE網(wǎng)絡

交換機路連接到CISCO3750交換機，負責將數(shù)據(jù)進行上傳，供生產(chǎn)中心和總廠調(diào)度指揮中心使用。3.1.3聯(lián)合控制室DCS系統(tǒng)的配置方案

聯(lián)合控制室主要實現(xiàn)對各生產(chǎn)裝置的日常監(jiān)控、操作，以及作為生產(chǎn)中心的調(diào)度室，負責對所轄裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行集中處理、顯示，用于調(diào)度人員協(xié)調(diào)、指揮生產(chǎn)。因此聯(lián)合控制室DCS系統(tǒng)的配置原則如下：

1）配置1臺數(shù)據(jù)庫服務器，通過DSA組態(tài)，將各裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都集中過來，配置2臺調(diào)度員操作站，連接到這臺數(shù)據(jù)庫服務器，負責對中心的所有裝置進行監(jiān)視。

2）配置1對CISCO3750交換機，用于連接各裝置的DCS系統(tǒng)，同時與全廠的生產(chǎn)調(diào)度指揮中心進行連接，負責將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳。

聯(lián)合控制室及某2套裝置DCS系統(tǒng)的結構簡圖(B裝置簡略)如下

聯(lián)合控制室調(diào)度員站3750交換機去PMCC

A裝置操作員站2960交換機數(shù)據(jù)庫服務器

3.2SIS系統(tǒng)配置方案

1）SIS系統(tǒng)采用了HONEYWELL公司最新的SM控制器。HSMS采用SM-201*D配置：冗余的中央控制器，冗余的I/O，按照DIN19250標準，SM-201*D配置符合TUVAK6級及IEC61508SIL3級標準安全認證。

這種兩套完全平行運行、完全冗余的系統(tǒng)能對單系統(tǒng)容錯。

A裝置現(xiàn)場機柜室串口服務器數(shù)據(jù)庫服務器C300控制器B裝置現(xiàn)場機柜室數(shù)據(jù)庫服務器操作站工程師站2960交換機DSA組態(tài)DSA組態(tài)

2）每套生產(chǎn)裝置的SIS系統(tǒng)都配置成獨立的、完整的系統(tǒng)。而且對于有多個系列的裝置（如氣化裝置有7臺氣化爐），要求每個系列配獨立的控制器。

3）由于本項目采用聯(lián)合控制室（UCR）和現(xiàn)場機柜室（FRR）結合的配置方式，正常生產(chǎn)時操作員都在聯(lián)合控制室，因此生產(chǎn)裝置SIS系統(tǒng)的輔助操作臺設置在相應的聯(lián)合控制室，而SIS系統(tǒng)控制器設置在相應的現(xiàn)場機柜室。

4）對于離聯(lián)合控制室較遠的裝置，從輔操臺到SIS系統(tǒng)的控制器無法用硬接線實現(xiàn)信號的可靠傳送，因此在聯(lián)合控制室設置了1臺SIS遠程控制器，輔操臺上的信號先通過硬線接到SIS遠程控制器的輸入/輸出卡件，SIS遠程控制器與裝置SIS系統(tǒng)控制器間通過TUV認證的冗余安全網(wǎng)來傳送信號。

5）SIS系統(tǒng)通過冗余的通訊卡，通過FTE網(wǎng)絡與DCS系統(tǒng)無縫集成。SIS系統(tǒng)的操作接口采用DCS系統(tǒng)的操作站，并在操作站上安裝SOE軟件（包含在DCS的基本數(shù)據(jù)庫軟件中）。

6）SIS系統(tǒng)的HART信號經(jīng)過FTA時被分離出來，經(jīng)過HART信號分離器MTL4842進入MTL4841模塊，再經(jīng)過RS485串行通訊接口接入AMS系統(tǒng)，實現(xiàn)智能設備的統(tǒng)一管理。

3.3CCTV系統(tǒng)配置方案3.3.1霍尼韋爾CCTV系統(tǒng)簡介

監(jiān)控系統(tǒng)可分為前端設備區(qū)，監(jiān)控中心和傳輸網(wǎng)絡三大部分。

裝置現(xiàn)場的攝像機信號先接入安裝在就地機柜室的光端機，通過光纖傳到聯(lián)合控制室，再經(jīng)過光端機接受后轉變?yōu)橐曨l信號進入數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)(DVR)進行錄像。距離聯(lián)合控制室較近的視頻信號則通過視頻電纜直接連到數(shù)字硬盤錄像機。

視頻信號被壓縮成數(shù)字信號后存儲，同時數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)連接到聯(lián)合控制室內(nèi)的網(wǎng)絡交換機，工業(yè)視頻集成系統(tǒng)HIIS的視頻服務器通過網(wǎng)絡交換機與數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)DVR相連，通過DVR對前端攝像機及數(shù)字硬盤錄像機來的視頻信號進行控制和管理。

視頻網(wǎng)絡采用專網(wǎng)來進行視頻的傳輸和監(jiān)控。

CCTV系統(tǒng)結構簡圖

3.3.2包頭煤化工CCTV系統(tǒng)配置方案根據(jù)全廠控制室的劃分情況，全廠整個監(jiān)控系統(tǒng)包括四個完整的子系統(tǒng)，以及PMCC總體監(jiān)視部分。見圖3.3.2-1

各子系統(tǒng)負責的裝置區(qū)域如下表

序號12345子系統(tǒng)UCR1UCR2UCR3LCR4PMCC負責區(qū)域電站、化學水、脫硫、卸儲煤氣化、凈化、硫回收、甲醇、甲醇罐區(qū)MTO、烯烴分離、烯烴罐區(qū)、PP、PE凈水場、循環(huán)水場、污水場、回用水、火炬、裝卸站臺全廠所有裝置（含鐵路系統(tǒng)的11路信號）監(jiān)控點數(shù)69353137183各子系統(tǒng)與PMCC的連接簡圖如下：

3.3.3CCTV系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的集成方案

DCS工作站通過自身攜帶的雙網(wǎng)卡與CCTV系統(tǒng)專網(wǎng)的網(wǎng)絡交換機連接。同時保證兩個網(wǎng)絡分布在不同的網(wǎng)段。DCS工作站安裝CCTV系統(tǒng)監(jiān)控軟件HIIS客戶端后即可在授權的情況下對前端監(jiān)控設備進行監(jiān)控和管理。

3.3.4CCTV視頻圖像在大屏幕上顯示的集成方案

視頻信號經(jīng)過數(shù)字壓縮變成網(wǎng)絡信號后，畫面分辨率為300*200左右，該信號送大屏幕系統(tǒng)上顯示的尺寸不能過大（不能超過50英寸），否則畫面清晰度就不理想。而本項目選擇的大屏幕系統(tǒng)，單屏為70英寸。為了能在整個大屏幕系統(tǒng)上顯示清晰的畫面，采用以下方案：聯(lián)合控制室內(nèi)的所有視頻信號在由現(xiàn)場傳輸?shù)娇刂剖液笸ㄟ^視頻分配器分成2路，1路進入控制室的數(shù)字硬盤錄像機，另1路進入視頻切換矩陣。進入視頻切換矩陣后根據(jù)需要輸出8路視頻信號到大屏幕顯示。同時視頻矩陣還輸出另8路視頻信號到PMCC，供PMCC的大屏幕顯示。PMCC與各聯(lián)合控制室的視頻切換矩陣間的相互調(diào)用通過視頻光端機的RS422接口連接實現(xiàn)。具體方案示意圖如下：

4PMCC數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示系統(tǒng)方案簡介4.1功能簡介

生產(chǎn)調(diào)度管理中心（PMCC）主要實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的重要參數(shù)的監(jiān)視，生產(chǎn)報表的打印和設備信息的管理。

建立一個統(tǒng)一的全廠范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)平臺，主要是從過程控制系統(tǒng)（DCS、PLC）獲得、收集和存儲包括過程變量、過程報警、系統(tǒng)報警、工作記錄等實時數(shù)據(jù)和信息至該數(shù)據(jù)平臺，加工成新的信息資源，提供給調(diào)度人員。

提供開放的數(shù)據(jù)接口，為將來全廠信息系統(tǒng)全面集成奠定基礎。4.2方案介紹

4.2.1實時數(shù)據(jù)庫的選擇

由于全廠的DCS系統(tǒng)均采用HONEYWELL公司的產(chǎn)品，而且HONEYWELL公司的UniformancePHD核心軟件采用成熟技術和成套軟件，具有很高的安全性、開放性、先進性、可擴展性，因此選用UniformancePHD作為實時數(shù)據(jù)庫采集平臺，為后續(xù)項目打好信息化平臺基礎。4.2.2系統(tǒng)結構4.2.2.1數(shù)據(jù)接口

霍尼韋爾的EPKS服務器，可以利用內(nèi)部接口與PHD進行通訊；其它廠家控制系統(tǒng)或PLC，只有支持OPC通訊，即可進行數(shù)據(jù)通訊，也可定制開發(fā)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)交換接口。4.2.2.2采用緩存服務器主服務器結構

來自DCS、PLC等控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，先傳輸?shù)紼PKS或OPC服務器，緩存服務器負責從EPKS或OPC服務器獲取相關數(shù)據(jù)，主服務器與緩存服務器同步更新，當主服務器與緩存服務器間的網(wǎng)絡發(fā)生故障時，則數(shù)據(jù)可先保存在緩存服務器中，待網(wǎng)絡恢復后，這部分終端數(shù)據(jù)可自動上傳到主服務器。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

4.2.2.3緩存服務器和主服務器之間采用防火墻

為防止病毒侵入DCS，造成DCS系統(tǒng)故障，霍尼韋爾支持成熟防火墻技術，嚴格禁止除數(shù)據(jù)庫主服務器以外的機器對EPKS服務器和OPC服務器的訪問，確保底層控制系統(tǒng)的安全性。4.2.2.4磁盤陣列

數(shù)據(jù)安全是整個數(shù)據(jù)采集、存儲系統(tǒng)的關鍵，因此采用了PHD主服務器加磁盤陣列雙機冷備的配置，兩臺PHD服務器硬件配置完全一樣，安裝的軟件完全一致，設置PHD數(shù)據(jù)文件到磁盤陣列。當運行的服務器出現(xiàn)故障時，人工切換到另1臺PHD冷備服務器，不會影響數(shù)據(jù)采集。

4.2.3系統(tǒng)安全設計

對于生產(chǎn)控制中心來說，由于直接與生產(chǎn)過程相關，因此系統(tǒng)安全問題是整個系統(tǒng)設計中必須考慮的重點。系統(tǒng)安全主要包括網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)安全兩個部分。4.2.3.1網(wǎng)絡安全

網(wǎng)絡的安全是網(wǎng)絡規(guī)劃與設計的重要內(nèi)容。由于PMCC的網(wǎng)絡物理上與控制系統(tǒng)連接，因此必須保證網(wǎng)絡安全，避免對生產(chǎn)造成不利影響。

經(jīng)過安全評估與需求分析，網(wǎng)絡安全體系包括操作系統(tǒng)級控制、硬件防火墻、防病毒系統(tǒng)、網(wǎng)絡訪問規(guī)則設置等方面4.2.3.2數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)信息是公司生產(chǎn)控制中心的基礎，設計公司的經(jīng)濟和技術秘密，不能隨意泄漏和更改，因此保證數(shù)據(jù)安全是系統(tǒng)正常運行的基本要求。數(shù)據(jù)安全設計主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)訪問等幾方面內(nèi)容。5結束語

霍尼韋爾公司通過MAV的方式，為包頭煤制烯烴項目提供了包括DCS、SIS、CCTV等在內(nèi)的，完整的、一體化的控制系統(tǒng)解決方案，采用了當前主流的、最先進的系統(tǒng)配置，極大地提高了項目的自動化控制水平，為今后裝置的安全、平穩(wěn)運行打下了良好的基礎。

作者簡介：

曹輝，男，1971年11月出生，1995年畢業(yè)于大慶石油學院生產(chǎn)過程自動化專業(yè)，工程師，一直從事DCS、SIS系統(tǒng)的生產(chǎn)維護、系統(tǒng)升級、改造等工作。現(xiàn)工作于中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司。

友情提示：本文中關于《大型煤化工SIS與DCS通訊解決方案》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，大型煤化工SIS與DCS通訊解決方案：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

來源：網(wǎng)絡整理 免責聲明：本文僅限學習分享，如產(chǎn)生版權問題，請聯(lián)系我們及時刪除。

《大型煤化工SIS與DCS通訊解決方案》由互聯(lián)網(wǎng)用戶整理提供,轉載分享請保留原作者信息,謝謝!
鏈接地址：http://www.weilaioem.com/gongwen/742033.html

• 上一篇：房地產(chǎn)財務工作計劃
• 下一篇：計劃生育工作表態(tài)發(fā)言稿