石油化工仪表DCS系统研究

石油化工仪表DCS系统研究

菲罗拉·艾尔江

乌鲁木齐石化公司机电仪运维中心仪表二车间  新疆乌鲁木齐  830019

摘要：近年来，随着移动互联网的快速发展，手机、平板电脑等小型智能移动设备被广泛使用，给人们的生活带来了极大的便利。在石油化工等过程工业中，为了保证工厂的安全生产和运行，免受外部网络攻击，传统的工业DCS往往采用局域网作为数据传输通道，与公共网络隔离。工厂中各生产车间的控制室位置分散，各车间操作人员只能监控本车间的设备实时运行情况。工厂缺少一个公共监控平台，不利于车间之间的协同配合。对于工厂管理人员，如果要了解各车间的具体实时生产运行情况，必须实地到每个车间的控制室，费时费力，不利于工厂的统一管理。传统的现场监控方式已逐渐无法满足工业的智能化生产需求。本文针对工业DCS设计出一套远程监控软件，无需前往工厂控制室，即可在办公电脑上通过Web浏览器远程访问工厂实时运行数据，或在手机与平板电脑等小型移动设备上通过APP实时监控数据，提供了一个公共远程监控平台，解决了工厂管理人员无法随时随地监控数据的问题。

关键词：石油化工仪表；DCS系统；相关研究

引言

本文结合DCS远程监控概述，提出了石油化工仪表DCS系统优化策略，仅供参考。

1DCS远程监控概述

分布式控制系统(DCS)是以微处理器为基础，具有分散控制功能和集中显示操作的仪表控制系统。与数据采集与监控系统(SCADA)相比，DCS具有可靠性高、开放、灵活、维护方便、控制功能齐全等特点，在石油化工、冶金和电力等大型工业设施中应用广泛。工业4.0最早由德国2013年在汉诺威工业博览会上正式推出，指利用物联信息系统（CPS）将生产中的信息数据化，用信息化技术促进智能化时代。而工业远程监控是工业4.0的重要组成部分，核心是利用工厂数字化，通过硬件和软件对工业的每个生产环节进行监测和远程控制。工业远程监控可以改变传统的监控模式，使工厂管理更加方便，提高生产效率，有利于进一步发展“无人值守”的智能工厂[1]。

2石油化工仪表DCS系统优化策略

2.1石化行业仪器控制系统的设计需求

石油化工行业中使用的仪表控制系统，在进行系统设计时，首先要了解和掌握其具体的性能要求，如果没有相应的要求，就不可能保证系统的可靠性和实用性。因此，在设计中，必须要明确在实际生产中的具体要求，进行全方位的分析与计算，找出各环节的重点工作，从而真正地提升整个体系的品质和实用性。要实现上述目的，在设计时必须要对数据的前期采集、模拟量控制、序列控制等一系列的功能有一个全面的认识，并深入到具体的设计环节中，同时也要注意这种功能在实际应用中可能出现的各种改变，并采取相应的调节措施。此外，还必须预先考虑并分析后续运作中可能出现的一系列问题与缺陷，从而提出相应的对策，以便在今后的工作中遇到类似问题时能够更为高效地加以处理，保证整个系统的工作效率和质量。其次，在系统的各个部分，包括分布式处理单元，数据通信系统，人机界面等，都要进行详细的布置和安排。在这个环节的设计中，有关人员应该理解实际工作中的真实需求，在充分理解和把握其基本状况的前提下，对其进行进一步的改进与优化，使其在高效率的前提下，实现创新和高效运行。另外，对于该系统中所包括的中文与英文的操作接口与模块式的架构，也要结合具体的情形，重点进行扩展与优化，从而保证其本身具有较高的可靠性与稳定性，保证其在工作中即使某些环节出现了问题，也不会对整个体系造成任何的冲击，只有如此，才能保证石化设备控制系统的安全性和高效性。

2.2自动化控制措施

目前，各个层次的科学技术都在飞速发展，在这种情况下，要保证各个参数的准确性，了解各种参数的运行情况，准确地掌握和控制温度、流量、压力等参数，就必须具有自动功能。自动化的实施是业界的一种很好的发展方向，它可以节约大量的人力和精力，而且它本身的操作也是十分精确的，比起以前的手工操作，可以很大程度上避免误操作和错误。要使这一类的系统在目前的情况下实现自动化，就必须对目前在进行各种工作时遇到的一系列问题加以研究和讨论，并采用相应的算法方法加以处理与求解，以达到对仪表进行科学、合理的控制。采取这些手段，既可以有效地控制并节省一系列仪器维修费用，又可以推动我国石化工业向着智能、自动化的方向发展[2]。

2.3监控层设计

控制层是整个DCS系统的核心模块，包括工程师站、操作员站和历史数据站。每个站点都与数据库相连，为整个监控层的运行提供数据支持。这一层的功能是:（1）根据现场采集结果，动态对数据库内容进行更新。（2）对历史数据与实施采集数据进行存储。（3）通过相关数据的分析，自动生成相应图像或曲线。（4）用户账户与密码的注册、删除与修改，将对应HMI重启，并将文件下载至其余HMI当中。（5）自动驱动报警程序运行。工作人员对DCS系统操控时，利用操作员站的显示界面，对供热设备运行状态动态监视，并通过界面上相关按钮的操作，对现场设备进行调控，以使现场设备处于最佳运行状态。同时，当现场设备出现异常时，报警指示灯闪烁，以此向工作人员发出警报，使工作人员对现场设备异常情况产生了解。工程师站不仅包含操作员站的各项功能，同时还可完成系统配置、组态与调试等工作。历史站主要用于存储各方面信息，并为控制指令的生成与传输提供支持。

2.4远程控制模式

主要是指操作人员通过系统接口对各主机(冷水机组/锅炉/热泵)系统(包括主机及相应的辅助设备)对应的一键启停按钮，当发出一键启停命令时，冷水机组及相应的辅助设备可按逻辑顺序自动启停。系统具有冷冻水/冷却水/热水流量过小保护控制功能；冷冻水泵、冷却水泵运行时发生故障，其备用泵自动投入使用；在冬季、夏季、过渡季等季节变化时，自动切换系统上的阀门，完成运行模式切换；具备系统自动加减主机系统运行个数的功能；可根据管理人员对主机系统运行个数以及供水温度需求编制成全年时刻表，根据时刻表对纳入群控的主机系统实现自动的加减机控制和供水温度控制。自动控制模式：也称为智能控制模式，主要是指操作人员通过时间表设定功能，可由管理员设定全年365天的运行参数（温差、频率、压差、供水温度等）；根据负荷预测结果，自动计算需投入的主机类型及数量；可智能调节冷冻水泵/冷却水泵/热水泵频率；智能调配供水温度设定；在无网络状况下继续自动控制，不会因网络原因影响设备运行。例如夏季建筑供冷和冬季建筑供热模式下，通过预设能源设备运行参数，全自动一键启停控制冷却水机组、热泵机组、冷冻水机组和现场阀门水泵等设备。根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，全自动控制通过中央控制室DCS工程师站（ES）或操作员站（OS）上实现[3]。

结束语

在现代石化工业中，仪表的自动控制是一个非常关键的环节。为了保证系统在未来的发展中有更好的应用前景，石化企业必须从现场的实际需要出发，定期对仪表控制系统部件进行维护和更换；采用容错控制策略，增加系统在故障情况下的自动恢复能力；优化人机交互界面，简化操作流程，提高操作便捷性；采用模块化设计，便于今后的硬件和软件的更新换代。通过以上优化措施，使仪器控制系统在石化行业的应用效果进一步提升，有助于实现生产过程的高效、安全和稳定运行。

参考文献：

[1]贺欣.基于DCS的石油化工仪表控制系统设计[J].自动化应用,2020,(04):39-40+43.

[2]骆磊.石油化工电气仪表安全供电系统研究[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(14):179-180.

[3]王娟,罗毅.石油化工仪表DCS系统研究[J].化工设计通讯,2018,44(05):154.