浅谈横河DCS在炼油污水处理中的应用
摘 要:介绍日本横河公司的分布式控制系统CS3000在炼油污水处理工艺过程中的应用,并阐述了该系统的工艺流程、硬件配置、软件配置和控制系统完成的主要功能。
关键词:炼油污水 DCS CS3000
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)08(c)-0026-02
天津石化股份有限公司(简称天津石化)自2006年引进高含盐污水处理装置,炼油污水处理能力达50/h,2008年天津石化1000万吨/年炼油工程、100万吨/年乙烯工程装置建设了其配套工程-553单元(即炼油部含油污水处理场)和12单元(即炼油部含盐污水处理场)。至此,天津石化炼油污水处理能力达700/h,在国内处于领先地位。
1 工艺概况
炼油污水处理工艺为:将含油、含盐污水提升至均质调节罐,经由平流斜板隔油池、一级涡凹气浮池、二级溶气气浮、曝气池、二沉池连续处理,一部分外排,一部分经斜管沉淀池、无阀过滤器、生物碳塔、接触消毒池深度处理,另一部分经BAF、活性炭多介质过滤、UF、RO进行深度处理,后两部分送至回用水。炼油污水处理工艺流程如图1。
2 控制系统的构成
DCS控制系统的配置如图2。
CENTUM-CS3000系统具有三级分层网络结构,将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开,分别使用不同的网络。有效地提高了通讯的效率,降低了通讯负荷。
图2中的现场控制站FCU采用了4CPU(CP451-P03)冗余容错技术(左右两侧CPU模件内各有2个独立的CPU单元,4个CPU单元同期运算,每侧将2个独立的CPU单元的运算结果进行一致性比较)的现场控制站,实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠错与连续不间断地控制。CPU(型号为AFV10D-S41201)采用高速RISC处理器VR5432(133 MHz),32Mbyte误码校正存储器,可进行64位浮点运算,具有强大的运算和处理功能。它包括连续控制功能、顺序控制功能块、计算块、仪表面板功能块、其他功能块等。
主存储器采用高可靠性带误码校正功能的ECC存储器(RAM),存储器带有后备电池,可保证DCS全部失电后,数据保存至少72h不丢失,且再充电时间小于48h;控制器电源卡为1∶1冗余配置。
V-Net总线用于进行操作监视及信息交换的双重化实时控制网络,通讯速率10Mbps,通讯距离最大20km,连接站数最多64站/域、256站/系统。传输介质采用同轴电缆。
ESB总线(Extended Serial Backboard bus)用于控制站内中央主控制器FCU同本地I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线,网络拓扑构为总线型,通讯速率128Mbps,每台控制站可连接10个I/O节点,最大通讯距离10m。
图2的I/O模件采用表面封装技术,具有1500VAC/min抗冲击性能,系统接地电阻小于100Ω等高可靠性技术。所有I/O卡件具有I/O处理、数字滤波、工业量程换算、线性运算、热电偶冷端补偿、I/O开路检查、故障判断等功能。输入、输出模件均有通道信号隔离功能。其中:AA I143-H为16通道模拟量信号输入卡件(支持HART);AAR145-S为16通道热电阻信号输入卡件;AA I543-H为16通道模拟量信号输出卡件(支持HART);ADV151-P为32通道数字量信号输入卡件;ADV551-P为32通道数字量信号输出卡件;ALR121-S RS422/RS485(MODBUS协议)通信卡件。
总貌窗口可显示整个装置的运行状态,当报警发生时则以声光、色变、闪烁等方式向运行人员提示,并可迅速切至相应的操作画面进行处理。
控制组窗口以棒状图显示出来,内容包括过程输入变量、输出值、设定值。可根据运行人员需要将每16块仪表一组任意组合,进行多个回路的同步操作。
调整窗口显示每一块仪表的更详细的信息,对于调节回路,可显示出过程变量、输出值、设定值、运行方式、高低限值、报警状态、工程单位、调节参数和相关数据;对于断续控制回路,可显示出相关的数据1s、显示时间长度为48min的调整趋势画面,以帮助PID参数调整。
报警窗口可通过操作人员键盘直接调出,显示工位号、注释、报警值、报警类型、报警时间和当前过程值,并可迅速切至相应的操作画面进行处理。
系统维护画面,显示出系统各个站的状态,各个站I/O模件的状态,通讯总线的工作状态,系统资源使用情况等信息。任何一个站或I/O模件发生故障,则在系统维护画面上以色变闪烁的形式表现出来,同时有报警声音输出。
历史报告可以查询运行人员操作记录、操作时间等信息。任何操作都将以时间顺序精确地记录于历史信息记录中,包括程控系统的启停、控制系统的手自动切换以及仪表操作、设定值变更前后值等。
3 结语
2008年10月该系统正式投入运行以来,效果很好,系统功能丰富、全面,且易于操作和维护,可靠性高,至今计算机控制系统运行正常,并带来了可观的效益。