Foxboro的I/A S在油气处理装置中的应用

摘要：介绍了冀东油田油气油气处理厂新建25万方天然气处理装置和150万吨原油稳定装置的基本流程以及DCS在油气处理装置中的应用，着重介绍了新厂采用的Foxboro公司生产的I/A S CP270FT DCS监控系统软件的软、硬件配置及部分组态应用特点。

关键词：DCS；I/A组态应用； 分子筛时序控制；

中图分类号: TP29文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1、引言

DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM 中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。实际上，现在的DCS都包容了过程控制、逻辑控制和批处理控制，实现了混合控制。适应了用户的真正控制需求。

我们采用的是上海Foxboro公司生产的I/A S 8.0 DCS控制系统及相应的硬件。

2、系统配置

2.1、硬件

整个系统由1个工程师站（AW7001），2个操作员站（WP7002和WP7003），一对容错的控制器（CP270FT），2台Switch（SW001A/B）及各类模块组成，网络连接方式为光纤连接。

I/A Series系统处理机组件通过节点总线(Nodbus)相互联接,形成过程管理和控制节点。提供高速、冗余、点到点的通讯, 从而具有优异的性能和安全性。

2.2软件

工程师站和操作员站采用WindowsXP SP3操作平台，安装有Foxboro的I/A 8.5、FoxDraw、系统组态软件 (System Configurator)、历史趋势软件 (Historian Software，500)、报表管理软件 (Report Packager)、系统监视软件 (System Monitor)、设备监视软件 (Device Monitor)等。

3、组态应用特点

Foxboro公司的I/A系列控制器，具有对连续控制、顺序控制和梯形逻辑控制组态的功能，各种控制和运算模块非常丰富，主要包括以下几种控制功能。

3.1 I/ADCS系统支持在线编程维护功能；

系统运行中如当现场某工艺发生变化时，系统对这一块控制程序需要更改，而又要求不影响系统整体正常运行。工程师只需要对相关的工艺点进行编程，然后确认。系统会在无扰动情况下执行新程序。在本项目的部分体现如下：

原稳系统运行后，根据现场工艺决定增加了两个需要PID调节的控制阀。在现场安装完成后，I/A的CIO组态中加入了两个PID功能块，然后确定，设定参数，这两个阀门即开始运行。没有对天然气处理系统及原稳其它系统造成任何影响，改造用时不足半小时。

3.2 I/ADCS系统支持硬件热插拔和模块在线添加的功能；

在系统扩容时，经常需要添加模块，或在系统维护时需要对模块进行带电插拔。DCS系统的热备功能是DCS系统区别PLC的又一个特征。因为DCS系统是针对大系统和复杂工艺设计的，所以特别关注与安全及维护的重要性。在本系统体现如下：

在调试系统过程中，有两块模块因现场原因发生故障，所以紧急采购了两块同类型的模块，但新采购的模块到货时系统已经运行正常，在更换模块时系统没有任何震荡，证明系统的稳定性。

3.3 I/ADCS系统具有智能自检测的能力；

DCS系统是一体化的系统，它对系统的各个部分都进行有效的检测，维护人员可以通过系统的报警提示，准确判断系统的故障。保证系统故障快速判断与解决，有效保证系统正常运行。

HMI和下位机系统一体化，这样保证了系统上下位机开发和维护时一体化，开发过程中遵循所见即所得功能，保证维护时间缩短，同时软件支持工程师功能，维护工程师更加方便安全的观察系统及程序的运行情况。

3.4 I/ADCS系统的时序控制和程控控制；

分子筛和干燥器是天然气处理中必不可少的一个关键工艺，在实施控制组态时，利用了TIM定时器和CALC计算块等模块完成了控制要求。同时又加入了一些工艺条件判断，既要有程序自动运行方式，又要有故障报警和切换至手动步进控制方式。

3.5 I/ADCS系统的联锁逻辑控制；

常规的DCS只将一些常规的一表测量回路、控制回路做在里边，而将复杂的联锁逻辑控制单独成为一个系统，用PLC和ESD来实现其功能，其目的是为了获得较高的可靠性和较小的DCS负荷。但是这样就使得系统结构复杂化、投资较大、维护不便；我们的做法是依靠I/A S系统先进的性能，在DCS内部完全实现其全部功能，其优点是不言自明的。

3.6 I/ADCS系统的CP启动时PID控制阀位保持

实际生产过程中，由于某些原因造成CP的停止，不论是正常停止还是非正常停止，当CP重新启动时由于PID模块初始化，PID的输出值即调节阀的位置会被置成Checkpoint时的值，在线控制时，可能会对生产带来波动。

通过以下操作可以使PID控制阀位保持不变。

PID模块参数设置

INITMA：1 ； 由于初始模块的动作须在自动状态下进行。

SPTROP：1 ； 手动设定值跟踪。

其余，按常规。

对于有些PID模块要求在CP启动时置为手动，可以增设下列控制组态。 以一个CP为例，在CIO的最前面建立名为INIT的Compound，在Compound中，建立三个Block，依此名称和类型为PID、AOUT和CALC。

以上三个BLOCK 的建立，是为了在CP激活后的第2秒后产生一个宽度为1秒的脉冲。用于将PID置为手动。（也可以用其他方法。） 此时，需设置手动的PID的MANSW应设置为，INIT:CALC.BO01.而CALC Block中RI02和RI03的设置，为在线调试方便。

4、结束语

Foxboro公司的I/A S CP270FT DCS较为先进的容错技术；灵活多变简单易行的组态方法和过硬的硬件配置，使得它在DCS领域占有了应有的位置，为重要的工程提供了可靠的控制保证。它是冀东油田在自动化控制领域里的第一次使用的DCS控制系统。它的使用成功，为我油田下一步大规模的勘探开发建设作了一个很好的探索，为油田的自动化建设提供了很好的范例。

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