氯乙烯装置DCS系统通讯负荷隐患解决方案潘韶辉

氯乙烯装置DCS系统通讯负荷隐患解决方案潘韶辉

潘韶辉

中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司运维中心山东淄博255434

摘要：对氯乙烯装置DCS系统通讯负荷现存问题进行分析，提供了解决方案，并对当前形势下控制系统现状进行了探讨。

关键词：控制系统；点对点通讯；负荷

齐鲁石化分公司氯碱厂2#氯乙烯装置DCS系统采用的是HONEYWELL公司的TPS系统，共5个HPM控制站，紧急停车系统采用的是HONEYWELL公司的FSC系统。装置采用的是德国伍德公司的工艺包，特点是联锁较多，联锁分级管理，关键联锁在FSC系统完成，泵保护等一般性联锁在DCS系统通过逻辑点实现。TPS与FSC系统通过SMM卡实现数据交换，FSC系统SMM通讯卡作为一个节点（SM）挂在TPS系统的UCN网上，与其它TPS控制站点对点实现通讯，可靠性较高，但点对点通讯占用通讯卡负荷较高。若采用服务器类型+MODBUS协议则通讯可靠性降低。

12#氯乙烯装置DCS系统通讯负荷现存问题

故障现象：曾发生过GUS操作站数据短时间内无法正常显示。检查UCN节点UCNSUMM，NODESTA1以及NODESTA2DISPLAYS状态诊断信息确认，故障主要原因为：由于DCS系统逻辑点与SIS系统联锁逻辑关系相互关联，互为因果，导致SM节点与HPM节点点对点通讯量较大。HPMM的通讯卡负荷较大，最严重的一个HPM控制站的通讯控制卡CPUFREE最低为7%。检查组态发现，原组态方案举例如下图1所示。

图1

可以看出：HPM一个逻辑点同时存在输入和输出2个通讯点，其输入通讯点由HPM逻辑点直接由SM节点拉入，而其输出通讯点在HPM逻辑点直接输出至SM通讯点（DO点）送至FSC系统。

虽然在HPM只建立了2个逻辑点，4个通讯点，但是HPM的每个逻辑点均出现了点对点通讯，占1个处理量（transactions）。同时，在HPM节点以及SM节点peertopeer通讯负荷分别达24个点。大量相类似的逻辑点组态，导致HPM通讯卡CPU占用率较大，UCN网通讯负荷过载，数据传输不畅。

2解决方案

修改逻辑如下图2所示：通过在HPM新增2个逻辑点LOG03与LOG04，分别处理HPM的输入与输出peertopeer通讯点。由于逻辑简单，该HPM逻辑点可采用12_8_12的格式，同时可处理12个通讯点，通过此种方式，可大量减少各UCN节点间的通讯处理量。同时，由于各点间采用了单一的拖拉关系，与原组态相比，HPM节点与SM节点间peertopeer通讯负荷亦降低3倍，系统通讯可恢复正常。

图2

3综述及讨论

随着人们对安全、环保认识不断的提高，以及新工艺、新设备、新技术的不断应用，SIS联锁系统与DCS控制方案越做越复杂。安全度等级不同导致SIS实现方案各异：如采用新型的屏蔽泵、磁力泵，一般均会附加设备单机联锁，其要求安全等级较低，此类联锁由DCS系统实现即可。但有时会出现SIS系统联锁动作时，要求停泵联锁动作，需将SIS联锁动作信号引入DCS系统参与联锁，此时将会产生SIS系统至DCS系统数据通讯，对于此类信号该以何种方案实现存在疑义；又如：有一些关键性联锁保护回路，其开车条件往往多于停车条件，开车条件的安全等级要求较低，其联锁实现方案应采取SIS系统实现还是DCS（开车条件）+SIS（停车条件）系统实现，存在疑义；但SIS系统联锁的设计以及输入、输出设备的选择应尽量本着“故障安全性”原则进行设计、选型、安装，以确保人员、装置、设备的安全。

参考文献：

[1]黄步余《现代化大型石化企业安全仪表系统设计应用（新版）2》

[2]王为华《安全仪表系统安全等级与可靠性分析》

[3]叶向东《安全仪表系统逻辑设计》