控制系统操作站搬迁的方案探讨

茂名瑞派石化工程有限公司 陈彦旭

石油化工企业在向着大型化、一体化、智能化方向转变，2013年茂名石化建成投用了炼油全厂中心控制室，将管辖区域内各生产装置的内操和管理人员集中到中心控制室，实现生产管理与过程控制管控一体化。

在炼油全停检修期间，有37套生产装置的控制系统操作站进行搬迁，37套装置共有73套控制系统的操作站需要搬迁，分别是：DCS控制系统36套，SIS或CCS控制系统25套, PLC控制系统10套, CCC控制系统2套，73套控制系统分为9个不同的系统厂商品牌。控制系统操作站搬迁工作量大和难度大，设计单位和仪表车间密切配合，联系各个系统厂家到装置现场调查落实控制系统的现状，统筹协调各系统厂家之间的关联工作，在技术谈判中吸取各家的意见，不断修改完善方案，然后对各系统厂家提出统一的技术要求。

1 对各系统厂家提出的主要技术要求

1.1 远程I/O站的设置

目前装置的操作室和机柜间在同一个控制室，SIS系统或CCS系统没有远程I/O站的情况下，将工艺操作人员集中到中心控制室后，操作站和辅操台需搬迁至中心控制室，辅操台上的开关、按钮及指示灯信号就不能再通过电缆接至现场机柜间系统机柜的I/O卡件，需要在中心控制室设置SIS系统或CCS系统的远程I/O站，辅操台上的开关、按钮及指示灯信号通过电缆接至系统远程I/O站的卡件。

1.2 控制系统连接光缆设置原则

在设计过程中，讨论过不同的方案，每套装置的现场机柜间与中心控制室之间敷设2根总光缆（冗余配置）或是不同系统各敷设2根光缆（冗余配置）。如敷设2根总光缆，装置有DCS、SIS和CCS三套系统的情况下，光纤盒只能设在其中一套系统的机柜，则从光纤盒跨机柜到另一套系统的远程I/O站的跳线就很难保护使其不受折断损坏。如不同系统各敷设2根光缆，则光缆数量多，光缆及敷设费用较高。为确保控制系统的安全，讨论决定采用以下方案：有远程I/O站的系统（如SIS、CCS系统）单独敷设2根光缆，DCS系统与SIS系统共用一根光缆，光纤盒安装在SIS系统的网络柜内，在网络柜安装DCS系统的光电转换器，通过双绞线与DCS系统交换机连接（本方案不采用铠装跳线），这样保证了控制系统的安全，也解决了跳线难以保护的问题，节省了光缆及敷设费用。

1.3 网络设备的配置及系统厂家分工

1.3.1 装置控制系统只有DCS系统的情况

DCS系统从现场机柜间至中心控制室之间敷设2根光缆（冗余配置）。

在现场机柜间，增加光纤盒及其附件、光电转换器等设备，如现有机柜没有空间安装新增设备则DCS厂家增设1个网络柜。

在中心控制室，增加1个网络/电源柜、光纤盒及其附件、光电交换机、空气开关等设备。业主给网络/电源柜提供2路UPS和1路GPS电源，由DCS厂家负责在此机柜配置空气开关给DCS操作站和工程师站供电。

1.3.2 装置控制系统有DCS和SIS两种控制系统的情况

从现场机柜间至中心控制室之间敷设2根光缆（冗余配置），DCS系统和SIS系统共用，光纤盒及其附件安装在SIS系统的机柜。

在现场机柜间，SIS系统增加远程扩展机架(本地)、光纤盒及其附件、光电转换器等设备，DCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供，如现有机柜没有空间安装新增设备，则SIS厂家增设1个网络柜。

在中心控制室，SIS厂家设置远程I/O站、网络/电源柜、光纤盒及其附件、光电交换机、空气开关等设备，DCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供，机柜的数量根据实际情况而定，尽可能将各种功能区域分开布置。DCS厂家提供DCS交换机给SIS厂家，由SIS 厂家集成安装在SIS系统的网络/电源柜，DCS交换机和光电转换器的电源由SIS厂家提供。业主为网络/电源柜提供2路UPS和1路GPS电源，SIS厂家负责在此机柜配置空气开关给DCS操作站、SIS操作站、工程师站和远程机柜供电。

1.3.3 装置控制系统包括DCS、SIS和CCS的情况

在CCS系统需设置远程I/O站的情况下，从现场机柜间至中心控制室之间敷设2根光缆。DCS系统和SIS系统共用2根光缆（冗余配置），光纤盒安装在SIS系统的机柜；CCS系统单独敷设2根光缆（冗余配置），光纤盒安装在CCS系统的机柜。

在CCS系统没有远程I/O站的情况下，从现场机柜间至中心控制室之间敷设2根光缆（冗余配置），DCS系统、SIS系统和CCS系统共用，光纤盒安装在SIS系统的机柜。

在现场机柜间，CCS系统需设置远程I/O站的情况下，CCS系统增加远程扩展机架(本地)、光纤盒及其附件等设备，如CCS系统现有机柜没有空间安装新增的设备则增设一个网络柜。

在现场机柜间，SIS系统增加远程扩展机架(本地)、光纤盒及其附件、光电转换器等设备，DCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供；CCS系统没有远程I/O站的情况下，CCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供。如现有机柜没有空间安装新增设备，则SIS厂家增设1个网络柜。

在中心控制室，在CCS系统需设置远程I/O站的情况下，采用以下方案： SIS厂家设置远程I/O站、网络/电源柜、光纤盒及其附件、光电交换机、空气开关等设备，DCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供，机柜的数量根据实际情况而定，尽可能将各种功能区域分开布置；CCS厂家配置1个远程I/O（网络）机柜、CCS远程I/O站、光纤盒及其附件等；DCS厂家提供DCS交换机给SIS厂家，由SIS 厂家集成安装在SIS系统的网络/电源柜，DCS交换机和光电转换器所用的电源由SIS厂家负责。

在中心控制室，在CCS系统没有远程I/O站的情况下，采用以下方案：SIS厂家设置远程I/O站、网络/电源柜、光纤盒及其附件、光电交换机、空气开关等设备，DCS和CCS系统所用的光电转换器也由SIS 厂家提供，机柜的数量根据实际情况而定，尽可能将各种功能区域分开布置；DCS和CCS厂家提供各自的交换机给SIS厂家，由SIS 厂家集成安装在SIS系统的网络/电源柜，DCS、CCS的交换机和光电转换器所用的电源由SIS厂家负责。

在中心控制室，业主为SIS网络/电源柜提供2路UPS和1路GPS电源，由SIS厂家负责在此机柜配置空气开关给DCS操作站、SIS操作站、CCS操作站、工程师站和远程机柜供电。

1.4 对机柜的要求

机柜采用RITTAL TS8808，配置RITTAL原厂的风扇、滤网和温控开关，机柜尺寸为：H2100mm×W800mm×D800mm，机柜底座高度为100mm，机柜颜色为RAL7035，前、后单开门，右轴方式，前门安装A3图纸盒。

1.5 对操作站和工程师站的要求

操作站主机采用DELL T3600，操作站升级为win 7平台。工程师站主机采用T620服务器，操作系统升级为Server2008。显示屏统一为DELL 24″ 16：10，IPS液晶屏。所有工程师站、操作员站购买5年上门服务。

1.6 GPS时钟同步的要求

在中心控制室设置GPS时钟源，采用网络时钟同步，在中心控制室设置2套GPS天线，通过同轴电缆接至机柜间的2套时钟服务器，从时钟服务器的以太网接口给每个系统厂家提供1路时钟源，接至每个系统厂家的最高一层系统总交换机，从系统总交换机给每套系统提供时钟同步信号，系统厂家须考虑涉及本公司的全部系统实现时钟同步。

1.7 辅操台的要求

为了整体的美观和便于布置，中心控制室的操作台全部采用新的操作台，辅操台面板也全部采用新的面板，由SIS或CCS厂家负责辅操台面板的设计，提供辅操台面板的设计图纸及提供按钮、开关、指示灯及信号报警器等给辅操台供货商，由辅操台供货商负责集成。

2 控制系统操作站搬迁的实施方案

在炼油全停检修期间，有37套生产装置的控制系统操作站进行搬迁，现以1#加氢裂化装置为例，介绍控制系统操作站搬迁的实施方案。

1#加氢裂化装置有DCS、SIS&CCS系统，DCS系统是EMERSON的系统，SIS和CCS系统是同一套CONSEN的系统。目前是机柜在现场机柜室、操作站在蜡加联合控制室的模式。

控制系统操作站搬迁后， DCS、SIS&CCS系统的内操站搬迁到中心控制室，外操站搬迁至航煤加氢联合外操间。中心控制室与现场机柜间之间敷设2根24芯光缆（DCS、SIS&CCS系统共用），航煤加氢控制室与现场机柜间之间敷设2根12芯光缆（DCS和SIS&CCS系统共用）。

控制系统连接图如图1所示。

2.1 DCS系统操作站搬迁的实施方案

图1 控制系统连接图

目前炼油厂有五套EMERSON的DeltaV系统，由于系统的安装和投运时间的不同，各系统的软件版本也是新旧不一，使用的服务器和工作站都是不同时期由艾默生测试甄选的型号，因此也是参差不齐。藉此改造机会，为保证系统的可靠性，方便操作及今后的维护需要，同时进行系统的升级改造。将五套DeltaV系统统一在相同的软件版本平台上，使用微软的2008 Server和Win7作为DELL服务器和工作站的操作系统，DeltaV的软件版本统一为V11.3.1或以上的版本。

五套DeltaV系统的内操站全部整合到中心控制室后，增加1台公共服务器，系统工程师通过PC ANYWHERE方式在中心控制室对五套系统进行远程软件组态修改和维护。

在现场机柜间，现有交换机为CISCO含光电模块的交换机，由于升级后的DeltaV系统与CISCO交换机匹配有问题，而且赫兹曼的光电转换模块与CISCO的交换机不兼容，因此需要增加一对赫兹曼含光电转换模块的一体式智能交换机。交换机提供给SIS厂家由SIS厂家集成。

在中心控制室，增加1对赫兹曼含光电转换插槽的智能交换机，交换机提供给SIS厂家由SIS厂家集成。

在航煤加氢联合外操间，增加1对赫兹曼含光电转换插槽的智能交换机，交换机提供给SIS厂家由SIS厂家集成。

在现场机柜间设置1台T620服务器作为工程师站，2台T3600作为应用站（AMS站和历史趋势站）。在中心控制室放置3台T3600双屏操作站作为内操站。在航煤加氢联合外操间设置1台T3600单屏操作站作为外操站。由于装置目前采用的是4:3的显示器，流程画面也是适应此屏幕比例需要设计的，因此需要进行流程画面的组态修改工作。

2.2 SIS&CCS系统操作站搬迁的实施方案

目前SIS&CCS系统辅操台开关按钮信号从蜡加联合控制室通过电缆连接到装置控制室的机柜，没有远程I/O站，因此需增设远程I/O站。系统扩展及连接方式为：在现场机柜间增加8112远程扩展机架(本地)1个，安装3块光纤通信卡4210（单模）和3块主RXM模件，本地远程扩展系统与原系统间通过三重化的I/O BUS 总线9000电缆连接；在中心控制室增加8112远程扩展机架(远端)1个，安装3块光纤通信卡4211（单模）、3块远程RXM模件、1块DI卡3503E（用于分配来自辅操台的DI信号）、1块DO卡3625（用于分配去辅操台的DO信号），远程扩展系统通过冗余光缆与主系统I/O BUS 总线连接。

在装置现场机柜间，增加系统机柜1个，安装远程扩展系统(本地)、网络设备，机柜安装在原系统机柜旁，设备供电由原系统供出。原光电一体switch（单模）2个（移至新增系统机柜内安装），用于系统与本地及远程计算机通信；增加光电转换器2台，用于SIS外操站；增加光电转换器4台，用于DCS系统（2个用于与中心控制室通信，另2个用于与外操站通信）；增加24口光纤盒、接线附件尾纤及跳线3套（2套用于与中心控制室通信，1套用于与航煤加氢联合外操间通信）；同时将系统硬件升级为V10.5版本，I/O卡件通过更换EP-ROM升级至V10.5兼容的版本。

在中心控制室，增加远程I/O机柜1个，用于安装远程扩展系统(远端)、远程网络设备；增加网络/电源柜1个，用于安装DCS网络设备及空气开关；新增光电一体switch 2个（单模），用于系统与远程计算机通信；增加光电转换器2台，用于DCS系统与中心控制室通信；增加24口光纤盒、接线附件尾纤及跳线2套，用于与现场机柜间通信。CONSEN提供辅助操作台面板设计图纸及提供紧急停车按钮、带锁开关、手动复位开关、选择开关、信号报警器等给辅操台供货商，由辅操台供货商负责集成；新增操作站2台，型号DELL T3600，采用3台24＂ 16：10 IPS显示器；由于装置目前采用的是4:3的显示器，流程画面也是适应此屏幕比例需要设计的，因此需要进行流程画面的组态修改工作。

在航煤加氢联合外操间，增加单模光电交换机2台，用于SIS&CCS外操站，增加光电转换器2台，用于DCS系统；增加24口光纤盒、接线附件尾纤及跳线1套，用于与现场机柜间通信。

3 结束语

茂名石化在2013年炼油全停检修期间，控制系统操作站搬迁工作量大和难度大，存在控制系统类型多、厂商品牌多、同一品牌的控制系统因出厂时间不同导致硬件和软件版本不一致等问题。需要对每套装置的每套系统现状进行调查落实，发现控制系统存在的问题，提出优化方案，对各系统厂家提出统一的技术要求，统筹协调各个系统厂家之间的工作。由于准备工作充分细致，控制系统操作站搬迁工作顺利进行，保证了炼油大修的顺利完成。笔者全程参与了项目设计及施工的整个过程，整理出项目建设的一些经验体会，与大家探讨，供同行人员参考。

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