大型乙烯装置控制系统可靠性设计.pdf

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1、第5O卷第5期石油化工自动化Vo1．5O，No．52014年1O月AUTOMAT10NINPETR0CHEMICALINDUSTRYOtc。2O14大型乙烯装置控制系统可靠性设计刘传龙(中韩石油化工责任有限公司，武汉430082)摘要：乙类装置过程控制采取了多层网络结构，通过RS一485接口连接了可编程控制器、安全仪表系统、机组控制系统、先进控制等控制系统，在3个罐区大规模应用了无线仪表技术，具有多装置集中操作、统一管理的特点，对控制系统的通信安全性和可靠性有较高的要求。结合系统设计及实际应用，介绍了控制系统方案规划、网络构建及难点问题的解决方案。关键词

2、：控制系统可靠性设计安全性中图分类号：rrP273文献标志码：B文章编号：1007—7324(2014)05—0074—03中国石化股份有限公司武汉分公司800kt／a型控制系统。基于DCS操作界面友好，强大的实乙烯及其配套工程为大型石油化工项目，包括时数据库和历史数据库功能，成熟稳定的常规控制56个工程主项。采用中心控制室和现场机柜室分回路等特点，在整个网络结构中，其他现场控制系离设置的方式，生产装置、公用工程及辅助设施的统都通过DCS实现与管理网络的通信。操作站和服务器设置在2个中心控制室，操作和管理人员在中心控制室完成生产装置的控制、监测、报警及报

3、表等工作。现场仪表信号通过电缆连接到现场机柜室，从现场机柜室到中心控制室的信号采用冗余光缆进行信号传输，系统服务器位于中心控制室，可实现远程组态、控制、操作以及仪表维护功能。因为分散控制系统(DCS)容量较大，在控制网络层实现全厂互联，集成化程度高，网络通信量大，对通信准确性要求高，网络结构复杂，控制风险增加，网络以及控制的安全可靠性是一个非常重要的设计要点。1主要风险分析1)控制系统以DCS为主，多层网络结构，通信量大，远程通信对通信功能的依赖性增加，包括图1石油化工典型风险降低保护层结构示意外围实时数据库系统(ODS)，工厂制造执行系统3)增加KVM

4、模块用于分离操作员站和主(MES)等，其他仪表设备管理系统(AMS)以及生机，根据系统失效率公式可知，当中间环节增加，总产指挥等系统、计量管理系统等都和DCS的实时失效率增加，必须增加相应的措施确保整个系统的数据库关联，通信故障影响范围大。可靠性。串联系统总失效率：2)按照GB／T50770-2013((石油化工安全仪表系统设计规范》对典型风险降低保护层的定义，—A4-B+c+D+E(1)DCS在石油化工典型风险降低保护层中位于基本式中：——单位时间内的失效次数／元件总数。控制层(BPCS)，直接面向工艺过程，实现对现场仪4)无线仪表的首次大规模应用，为

5、系统的通表的控制、监控以及对现场工艺过程的人为介入功信功能增加了新的安全风险。该公司在原料罐区、能。石油化工典型风险降低保护层结构如图1所示，网络故障会直接导致生产无法正常操作，造成稿件收到日期：2013—12—02，修改稿收到日期：2014—07—20。经济损失。该公司项目整体控制点有8×1O多作者简介：刘传龙(1971一)，男，山东枣庄人，1995年毕业于山东点，其中DCS近5．8×10点，其他各控制系统有矿业学院工业自动化专业，2008年获天津大学化工设备与控制工安全仪表系统(SIS)、可编程控制器(PLC)、机组控程硕士学位，现就职于中韩(武汉)

6、石油化工有限公司设备管理部，制系统(CCS)、机组状态监测系统(MMS)以及小从事技术管理工作，任高级工程师。第5期刘传龙．大型乙烯装置控制系统可靠性设计中间罐区、液体产品罐区首次大规模应用无线仪表负荷率(包括冗余度)指标，着力把通信总线负荷率系统，项目对配套选用的无线仪表进行过程监控，设计控制在合理的范围内，尽可能使控制器的负荷共276个无线检测点，22台多功能节点(ig括5台率均衡，避免影响系统安全运行的“高负荷”问题的主网关和5台冗余网关)。分别在三个区域构建了发生。功能设计中，服务器CPU的负载均具有约快速通信、自组织、自愈合的无线Mesh主干网

7、络，50的扩展能力，数据通信网络的负载最高不超过它具有冗余多路径、DSSS跳频、自组织、自愈合的4O，同时严格控制操作画面的点数，为系统平稳特点。该无线架构按照支持无线变送器1S的刷运行提供了保障。新速度、冗余的网关配置，对服务器容量、系统通信2)服务器(Console站)和操作站(Flex站)位安全都是一个考验。于中心控制室，在中心控制室和现场机柜室中均布5)系统信息化需求面向整个公司，终端设备置了一定数量的工程师站。因Console站在Sever接人多，分布面广，管理难度大。病毒侵入控制网通信中断后仍能独立和控制器建立通信，具有短时络将会引起灾难性事

8、故。的操作功能，因而现场机柜室中工程师站主要以2可靠性设计特点Console站为