焦化厂三系统DCS应用改造

胡志胜

（山西焦化股份有限公司德力信二车间，山西 洪洞 041606） 

摘  要：从系统冗余、软件组态、DCS操作等方面，介绍提高DCS应用水平的途径。

关键词：DCS应用；组态；报警；人机交互

1  背景

山西焦化股份有限公司第一套DCS于2000年应用在焦化厂一系统，即一炼焦、一回收的TPS系统，开创了该公司使用DCS系统的先河。随后，公司新建的主要工艺装置过程控制均采用了DCS系统。目前，仅焦化厂就有6套DCS系统，其中焦化厂三系统（即三炼焦、三回收）过程控制采用了日本横河的DCS系统（即CS3000系统），投用于2009年。

虽然DCS系统过程控制功能非常强大，但因公司全面应用DCS系统较晚，受各种因素的限制， DCS的应用还停留在较低的水平。DCS的应用仅仅是代替常规仪表，即DCS仍用于基础级的常规控制，先进功能不但未能充分发挥，有时还是影响安全生产的瓶颈，是一种资源的损失和浪费。

2 改造的必要性

目前DCS应用水平与焦化生产要求、革新工艺、节能降耗、优化操作、提高经济效益以及与自动化技术、DCS技术发展形势是不太相适应的。在这种形势下，需要从“会用DCS”提高到“用好DCS”这一层面。

DCS控制系统进一步应用可带来技术进步、操作水平的提高以及生产管理的改进，对保障工艺设备长周期、连续地正常运行，对减轻人们的劳动强度、保障人身安全，有着重要的作用，也是公司挖潜增效的重要手段之一。

3  改造内容

提高DCS应用水平，就是在提高整个DCS控制系统的可靠性基础上，充分利用DCS的开放性、可扩展性、可集成性，不断利用、开发其潜能，优化人机界面，不断完善工艺监控以及增强控制系统的可维护性；就是根据工艺过程控制、操作需要，实施先进过程策略，提高生产效率。为此，从以下几个方面提高焦化厂三系统DCS 的应用水平：

（1）提高整个DCS控制系统的可靠性，为提高应用DCS水平打下坚实的基础。

DCS控制系统从结构上充分地利用成熟的冗余技术，对于控制系统的控制器、网络通信、电源系统等三者必须实现冗余，且各冗余设备之间必须能实现无扰切换。采用冗余结构不仅能避免控制系统的局部故障扩大事故，保证工艺装置安全稳定运行，同时也保证设备故障的在线排除。经过近两年的不断完善改造，焦化厂三系统4个控制站都做到了控制器、网络通信、电源系统等冗余，提高了整个DCS安全稳定运行水平，为提高DCS应用水平打下了坚实的基础。

同时，对一些重要的测点，虽然没有设计I/O冗余，但在具体的I/O及逻辑处理功能方面考虑危险分散原则，进行细化调整，提高了关键测控回路及关键主要设备的安全运行水平。

（2）开展DCS操作及维护人员的培训，提高运行、维护水平，是提高DCS应用水平的有效途径。

在三系统DCS使用中，由于操作人员对DCS了解不够，引发一些低级的操作错误。为此，针对DCS操作及维护人员开展相关的培训，不断提高其DCS操作水平与应用水平。

（3）DCS报警系统是目前DCS应用的薄弱环节，优化报警系统，真正使报警系统有效发挥作用，是提高DCS应用水平的重要环节。

DCS报警系统是DCS人机界面的重要组成部分，但报警系统涉及的数据信息量多面广，“报警信息多”是DCS的通病。除工艺原因外，不合理的报警内容使得报警系统异常繁琐。由于“报警信息多”,DCS最基本的“列表报警”功能也因“不实用”而被冷落。工艺操作人员的精力是有限的，不能时时刻刻盯着画面获得工艺运行不正常的信息；控制画面分散，操作人员不能同时监控所有的控制点。因此，采取以下措施优化DCS报警功能，取得了较好的效果：优化设置关键工艺参数报警值，对于工艺报警内容应从工艺角度认真筛选、审查，实现分类、分级管理；从控制系统角度，对DCS系统部分报警内容也进行了优化调整，实现了分流管理；通过生动的多媒体语音和事件驱动的方法，用窗口的方式，直观、准确地提示最为重要的报警给操作工，增强了装置事故预警能力，提高了报警的有效性；不断加强对系统的二次开发，充分挖掘DCS先进的控制、操作功能，提高DCS应用效果。

（4）完善应用软件。 

1) 增加DI、DO点历史数据秒采集及趋势组，完善对电气转动设备状态的监控，这些措施特别是在5、6#鼓风机相关DI、DO点监控中发挥了重要的作用。 

2) 优化部分工艺测控点的历史趋势数据采集和存储功能，方便了工艺过程控制分析：根据工艺需求将关联的工艺测控点放在一个或数个历史趋势组中，同时对一些特殊要求的工艺测点，增加了历史数据秒采集及历史数据分采集的对比曲线组，满足工艺不同的分析需求。 

3) 完善人机交互监控界面，增加了对生产操作更为重要的I/O画面。

4) 完善人机交互维修界面，增加了针对维护维修的I/O画面，方便系统维护人员快速处理异常状况。

5）开发先进控制软件，提高过程的控制水平，进一步强化了DCS的控制能力，提高经济效益。针对一些较为复杂而控制要求又较高工艺调节，利用DCS本身的开发接口，开发局部优化软件，完成了5、6#焦炉集气管压力与初冷器前吸力联合控制的优化控制方案，解决了焦炉回炉煤气优化控制等问题，并应在实践中不断完善，取得了很好的效果。

4  结语

围绕提高焦化厂三系统DCS的应用水平，经过近3年不断的完善、实施，不但增强了DCS系统的稳定性，而且提高了焦化厂三系统生产的平稳性，减轻了操作工的心理压力，降低了劳动强度，提高了产品回收率，增加了经济效益，降低了能耗。

参考文献

[1] 何衍庆，等. 集散控制系统原理及应用( 第二版) [M].北京： 化学工业出版社,2003

[2] 张志檩．先进过程控制技术漫谈[J]．自动化博览，2009

[3]王常力. 分布式控制系统DCS 设计与应用实例[M]. 北京：电子工业出版社,2004

作者简介： 胡志胜（1976-），工程师，研究方向为自动化应用。

收稿日期：2012-12-28