何曉云，肖琦

(陜西延長石油(集團)有限責任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

0 引言

DCS是分散控制系統(tǒng)的簡稱，又叫集中管理分散控制系統(tǒng)。它是集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的過程控制和工程管理的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)集中管理分散控制，把危險分散到各個回路，滿足了對生產(chǎn)過程進行控制的要求。DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，使人們對控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性及良好使用性、適用性、實用性要求越來越高。

1 延安石油化工廠設(shè)備運行現(xiàn)狀

延安石油化工廠6套主工藝裝置及其輔助裝置、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)選用了橫河電機新一代的生產(chǎn)綜合控制系統(tǒng)CENTUM-CS3000系統(tǒng)，基于微軟windows XP操作系統(tǒng)運行。廠區(qū)內(nèi)設(shè)一個中心控制室，主生產(chǎn)裝置、輔助裝置、公用工程及儲運系統(tǒng)(熱力系統(tǒng)除外)的DCS顯示操作站和部分控制站及附屬設(shè)備均集中在中心控制室，進行集中操作、控制和管理。

2 系統(tǒng)升級改造的必要性

日本橫河機電CS3000 Vnet/IP系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)基于微軟windows XP操作系統(tǒng)運行。我廠DCS系統(tǒng)HIS和ENG均為DELL塔式工作站或服務(wù)器。由于微軟公司于2014年4月完全放棄windows XP，停止為所有有windows XP的用戶提供修復(fù)、產(chǎn)品更新以及安全補丁等服務(wù)，同時涉及的產(chǎn)品還有off ice 2003。由更新的Windows 10Enterprise 2016 LTSB (64-bit)操作系統(tǒng)替代，使控制系統(tǒng)在安全方面受到很大的威脅。同時DELL公司也停止了所有基于windows XP系統(tǒng)的硬件銷售。雖然升級換代產(chǎn)品型號變化不大，但是不能降級安裝windows XP，預(yù)裝的windows10操作系統(tǒng)，又不能支持CS 3000系統(tǒng)應(yīng)用軟件的運行。舊系統(tǒng)由于工作站長周期運行，其主機硬盤、主板、電源、顯卡等配件嚴重老化，且新采購備品備件沒有windows XP的驅(qū)動程序，導(dǎo)致新的工作站不能安裝橫河的CS300軟件，直接影響生產(chǎn)裝置的控制與操作，只有將系統(tǒng)升級Windows 10開發(fā)的CENTUM VP 才能從根本上上解決問題。

隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、CRT技術(shù)的飛速發(fā)展，控制系統(tǒng)也發(fā)展迅速。DCS系統(tǒng)從軟、硬件的穩(wěn)定性和技術(shù)先進性，到系統(tǒng)的開放性、可操作性、數(shù)據(jù)安全性、通訊功能的完善性都有了很大的提高，為升級換代提供了便利條件和可操作性。

經(jīng)多次與橫河廠家工程師進行技術(shù)交流，同時考慮到控制系統(tǒng)軟硬件的穩(wěn)定性和技術(shù)先進性，確定將CS3000升級至高可用性、高穩(wěn)定性、良好開放性、良好的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全性、完善的通訊功能的CENTUM VP系統(tǒng)，其新的界面按照人體工程學設(shè)計和排列，有效減少操作員的疲勞和不適，能更方便獲得有效信息。改善操作的安全性和操作速度，提高生產(chǎn)效率，使得信息更為高效化。與CS3000相比，每個畫面的信息量為之前的4倍(View Set功能)，可同時顯示過程、安全、設(shè)備信息。相關(guān)信息可分組顯示，使重要警報明確化，操作判斷速度是之前的2倍，可以節(jié)約60%的時間。重要信息明確化，使操作人員可以迅速地連接想要的信息，最小化處理必要信息的操作步驟[1]。

2.1 CENTUM VP系統(tǒng)主要特點

(1)全新綜合系統(tǒng)。根據(jù)不同需要，以工廠運行自動化為目標，實現(xiàn)IEC(儀表、電氣、計算機)綜合，PA(過程自動化)/FA(工廠自動化)綜合，儀表室的統(tǒng)一，區(qū)域的統(tǒng)一，CIM的構(gòu)成等。

(2)開放性強。采用標準網(wǎng)絡(luò)和接口：FDDI、Ethernet、Foundation、Field-bus、RS232C、RS422、RS485。向上可采用以太網(wǎng)與上位機通信，向下采用開放的RS-232C或422/RS485接口。采用標準軟件windows 10操作系統(tǒng)，使它更加開放化，更加容易被掌握。

(3)可靠性高。CENTUM VP是采用先進的冗余容錯技術(shù)的DCS系統(tǒng)，表現(xiàn)在以下幾個方面：FCS的CPU采用RISC和“Pair and Spare”(成對備用)技術(shù)；采用ECC(糾錯)內(nèi)存；系統(tǒng)全冗余：V網(wǎng)、FCU、RIO總線、NIU，電源都能雙重化配置。

(4)控制功能強。CENTUM VP提供了多種功能豐富的模塊，反饋控制是通過各種功能塊用CAD方式完成。順序控制有4種方式：順控表、邏輯圖、SFC、SEBOL?？刂普究蓪崿F(xiàn)預(yù)測控制、多變量預(yù)測控制、模糊控制、自整定功能(標準控制功能中包含)。

(5)工程簡捷。CENTUM VP提供高效的CAE，直接用Control Drawing圖進行軟件設(shè)計及組態(tài)，使方案設(shè)計和軟件組態(tài)同步進行，最大限度地簡化了軟件開發(fā)流程。提供仿真調(diào)試軟件包、可對工程軟件進行出廠測試。可使用自行文件軟件包將所有工程數(shù)據(jù)打印存檔。

(6)漢化界面。支持二級漢字字庫，組態(tài)生成到畫面顯示都是漢字，更熟悉更方便。

2.2 CENTUM CS 3000與CENTUM VP部分功能對比

CENTUM CS 3000與CENTUM VP部分功能對比如表1所示。

表1 CENTUM CS 3000 與CENTUM VP部分功能對比

3 升級前的準備工作

3.1 系統(tǒng)License檢查收集

軟件License是一種格式合同，用以規(guī)定和限制軟件用戶使用軟件的權(quán)利，每個客戶擁有專屬 License，為軟件授權(quán)管理提供可靠保障，防止非授權(quán)使用防止盜版破解。由于CENTUM-CS3000與CENTUM-VP的授權(quán)在安裝、分配方式上存在很大差異，因此授權(quán)的收集和確認非常重要。

(1)檢查所有操作站、工程師站CS3000授權(quán)，并對單機授權(quán)數(shù)量、類型進行按照名稱進行詳細記錄。

(2)在工程師站上采集CS3000授權(quán)，并進行保存。

(3)將采集到的與單機授權(quán)、授權(quán)存儲盤進行逐一核對。

(4)對OPC、PRM等的授權(quán)進行單獨確認，并與紙質(zhì)版授權(quán)進行核對。

3.2 項目備份

(1)備份前應(yīng)將現(xiàn)場控制器內(nèi)的所有參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫。

(2)對每臺操作站、工程師站的趨勢記錄、報警記錄進行保存。

(3)對項目中的報表、罐容等特殊應(yīng)用軟件進行備份。(4)對工程師站中的在線項目進行備份。在DCS控制系統(tǒng)停機之前，再對現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫進行備份。

3.3 型號確認

所有操作站、工程師站、OPC站、PRM站的型號進行確認，能夠支持WIN10，CENTUM-VP運行的操作站配置。

3.4 檢查記錄

告知工藝人員在項目備份后，做好調(diào)整參數(shù)的修改記錄，并在裝置停工前對累計流量進行檢查記錄[2]。

4 系統(tǒng)升級中的注意事項

現(xiàn)場硬件安裝、網(wǎng)絡(luò)連接完成，系統(tǒng)上電后，對DCS數(shù)據(jù)庫進行下裝和系統(tǒng)的調(diào)試，檢查系統(tǒng)有無軟硬件、網(wǎng)絡(luò)報警。由于我廠DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，軟件新舊版本多，升級過程中會出現(xiàn)各種問題，因此升級改造過程中需要更為細致、全面，以保證系統(tǒng)想成功升級和平穩(wěn)運行。

(1)程序編譯中如有項目工位重名、上下限量程小數(shù)點位不一致等情況，特別是控制域間的工位重復(fù)問題，應(yīng)仔細檢查，逐一核對后進行改正；

(2)由于CS300系統(tǒng)與CENTUM VP系統(tǒng)的畫面結(jié)構(gòu)有所不同，需要對原流程圖畫面進行轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的流程圖進行測試、調(diào)整、確認；

(3)完成系統(tǒng)軟硬件安裝和配置后，對系統(tǒng)的硬件、組態(tài)和應(yīng)用程序進行測試檢查；

(4)操作員站、工程師站就位后，對網(wǎng)絡(luò)連接進行檢查確認。特別需要注意BUS1與BUS2網(wǎng)絡(luò)不能交叉連接；

(5)授權(quán)分配時，應(yīng)與原始授權(quán)的分配進行再次確認；

(6)對升級后項目進行下裝時，建議對所有控制站進行離線下裝；

(7)對歷史記錄、報警記錄等進行恢復(fù)。

5 升級后的完善工作

(1)控制部分調(diào)試，復(fù)雜回路調(diào)試，邏輯調(diào)試；

(2)所有控制域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通后，對網(wǎng)絡(luò)冗余進行測試；

(3)聯(lián)系工藝人員在開工前對所有流程圖、控制方案進行檢查；

(4)在數(shù)據(jù)庫下載完成后，需要確認當前所使用的備份數(shù)據(jù)庫之后現(xiàn)場是否有參數(shù)調(diào)整，如有調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場記錄的變動參數(shù)，手動錄入之前備份的數(shù)據(jù)庫，以保證所有參數(shù)的準確性。；

(5)對升級后的特殊應(yīng)用軟件進行測試；

(6)系統(tǒng)升級完成后，及時對項目數(shù)據(jù)庫進行備份。

6 結(jié)語

通過對DCS控制系統(tǒng)的升級改造，使操作站故障率大大降低，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定，操作站的使用更為靈活，系統(tǒng)日常維護量減少，延長了系統(tǒng)運行壽命，提高了系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性。