DCS控制系统网络在化工领域的作用

DCS控制系统网络在化工领域的作用

柴玉荣

亚洲硅业（青海）有限公司青海西宁810007

摘要：生产装置的过程控制系统是整个控制网络的中心，某化工装置采用大集中控制的CENTUMCS系统，装置的一次盐水，电解，盐酸，乙炔，氯乙烯，聚合干燥等生产单元的操作员站集中在生产管理中心集中操作控制，由于生产单元装置距生产管理中心距离较远，最远的距离有3公里以上，考虑到施工的方便和成本的降低，控制站安装在生产单元现场，由安装在现场的12个DCS控制站（FCS）单元组成。DCS控制站单元和生产管理中心的操作站单元通过专用的工业以太网进行数据传输和通讯。根据应用，有三种网络为CENTUMCS3000采用：V网，E网和以太网。CS3000使用Vnet、Ethernet构成站间通讯。本文介绍了公司DCS控制系统网络结构及组成，详细说明了公司集中控制网络结构和生产信息管理系统的网络系统结构特点，以及过程控制网络的连接方式和组成。

关键词：网络系统结构；集中控制；数据传输通讯；数据管理

1.网络特征

1.1V网特点

V网用于连接系统内各部件的实时控制网。V网可完成双重化冗余通讯，这个系统应用链路传输系统以及很有价值的读/写通讯系统及信息通讯系统。链路传输是一个站同时向所有站发送数据。实现高速数据、共享数据、内部同步信号等数据的传送。发送周期根据应用要求可以在100毫秒至2秒之间设定。Vnet/IP系统通过两个互相独立的子网BUS1和BUS2连接构成。Bus1只用于控制通讯，Bus2可用于控制通讯和开放通讯。传输速率支持1Gbps或100Mbps。

1.2E网特点

Ethernet为局域通讯网络（LAN），用于系统内各HIS（操作站）间进行数据交换的网络。使用E网，HIS（操作站）可完成如下工作：

显示其它HIS的趋势记录。

显示其它HIS的图像画面数据。

使用连接在其它HIS站上的打印机。

将由工程功能产生的工程数据装入其它各HIS站。

1.3以太网的特点

CENTUMCS3000系统采用以太网作为局域网络，完成HIS站与监控机的通讯，在HIS与监控机之间传送大批量配方管理数据文件，也可将趋势文件传给监控机。

2.实际应用

2.1实际化工网络构成

根据生产管理集中控制和工业信息化的融合建设的发展方向，和大化工集中控制的指导思想，以工业控制网络的思路和发展方向制定了公司的化工工业控制网络结构。

氯碱系统和PVC系统是个相互紧密联系的整体，各工序之间互相衔接为连续的流程。为了全厂各工序控制的统一、连续，各工序之间更好的协调，增加全厂操作的安全性、调度系统的准确性和响应速度，在此40万吨PVC项目采用全厂集中监视和操作方式。

全厂主要工序一次盐水、离子膜烧碱、整流、氯氢处理、氯化氢合成、天然气制氢、合成、尾气吸附及氢气回收、聚合的DCS操作站集中在全厂的控制室内。各工序的DCS控制站或PLC控制器仍安装在各工序界区内，现场仪表信号线在各工序界区内与控制站或控制器连接，各控制站和控制器通过光缆与全厂集中中控室连接。全厂调度室设在集中中控室内。

2.2现行效果

公司的生产信息管理系统的网络系统结构划分为三个层次，自下而上依次为：过程控制层次、生产管理层次、企业信息决策管理层次。其中，企业信息决策管理层次完成管理者和各职能科室生产管理报表生成，生产信息的下达传递，生产的调度控制等任务；生产管理层完成各职能科室，生产车间的实时监控的任务，在系统中起到上传下达的重要作用；过程控制层由DCS、PLC、智能仪表等控制器组成，是整个生产管理系统的基础。

这三个层次实现了办公室和生产现场的信息沟通，实现了企业网络环境下的实时数据的管理。根据公司的生产特点和化工生产的危险性和重要性，企业的生产信息管理系统需是一套综合化、全方位生产的信息管理系统；该系统从氯碱，聚氯乙烯行业的生产实践出发，结合公司的实际管理制度，采用了当前先进的开发工具与系统结构模式进行开发。生产信息管理系统具有完善的功能，具备了实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成、生产统计报表生成等功能，实现了企业过程控制系统与信息系统的网络集成与综合管理。管理及决策层用户随时可以通过微软IE浏览器登陆PIMSWebServer浏览生产过程的关键信息。已经实现了以下重要功能：

（1）.数据采集功能：实现生产过程自动控制系统数据的实时采集和数据刷新。

（2）.流程图画面浏览：通过流程图画面形象地反映出工艺原理和状况，使企业的管理层能够方便地了解、分析设备状况和生产情况。

（3）.实时趋势、历史趋势监视：通过实时趋势的数据变化曲线能够及时地反映出当前时间段的生产情况；通过历史趋势的查看，可以了解长时间的生产情况。当发生事故时，可以利用历史趋势进行事故追忆和事故原因分析。

（4）.生产报表自动生成：能够自动生成生产班报、日报等生产数据报表。

（5）.实时报警、历史报警功能：当某个工艺参数达到报警条件如“HH高高限”时，就立即产生相应的报警信息，并且有声音和闪烁及颜色变化等报警信息。

（6）.管理统计报表生成功能，由企业管理层的软件实现。完成全厂及企业的生产信息的分析管理。根据实时数据对全厂主要指标，装置进行同期对比，如原料消耗，质量控制，成品产量，安全控制指标，等生产经济运行状况作以统计分析，分析采用图示及表格数据，对所发生数据做一更直观的描述，对于对口专业人员或领导层人员做好下一步工作，更具有深远的意义。

（7）.数据的长期纪录存储功能，由于需要采集的数据量大，数据的存储量巨大，需要有可靠的数据存储和备份的功能。

（8）.Web功能：随着Internet技术不断发展，尤其是基于Web的信息发布和检索技术的不断发展，利用3W技术，能够实现企业管理系统在Internet上发布，从而实现企业资源的远程管理。

（9）.集中控制，自动化程度高，在少量现场巡检人员的配合下，在集控室内实现装置的正常运行。

（10）.采用开放的通讯标准协议，以便于与其他的控制网络融合，以实现过程控制系统、生产管理系统和企业资源管理系统三级组成的统一网络。WEB的数据访问功能，以实现具有权限的管理者在远离生产现场的地方，利用互联网络，实现远程访问生产过程实时数据的功能

3.结束语

此装置采用三层次网络的系统结构，真正实现了大化工集中控制、集中管理、工业智能信息化的发展理念。

参考文献：

[1]集散控制系统．化学出版社．

[2]CS3000系统工程师手册．

[3]CONTROLENGINEERINGchina．软件杂志，2008．