摘要：本文介绍了动力装置横河DCS系统CENTUM-CS在线升级为CS3000系统原因，结合现场实际情况和动力装置生产不能停车的要求，确定了分四个阶段分步实施的在线升级方案； DCS系统升级实施过程中的准备工作和主要难点；升级的具体步骤；升级后的CS3000系统性能稳定，故障率低，摆脱了备件不足，维护困难的局面，满足了动力装置安全稳定运行。
关键词：DCS；升级；难点；CS3000
1 动力装置的重要性
动力装置配有3台220T/h锅炉和2台2.5万千瓦机组，是公司的关键生产装置，为整个公司提供蒸汽，如果动力装置整个停下来，将会导致整个化工装置停车，该装置的运行情况直接影响着全公司的生产。
2 原DCS系统概述
2.1 原DCS系统配置架构
原DCS控制系统采用的是横河CENTUM-CS系统，主要由6个FCS控制站、11台ICS操作站、1台EWS工程师站、冗余的V网（控制网）和不冗余的E网组成。FCS控制站配置的型号是AFE20D，每个FCS站配有冗余的CPU卡CP332D，ICS操作站配置的型号是AIH21D， EWS工程师站配置的型号是HP 715/100，两条冗余的V网分别是BUS1网和BUS2网，ICS和EWS站操作系统是UNIX系统，DCS系统版本是R2.14，数据备份是用磁带备份。FCS0101~FCS0106控制站分别对应控制1#锅炉、2#锅炉、3#锅炉、1#汽机、2#汽机、公用工程部分的设备。ICS0153、ICS0154、ICS0160~ICS0163六台操作站监控3台锅炉运行；ICS0155~ICS0159五台操作站监控2台汽机和公用部分设备运行；工程师站EWS0164用于DCS组态和内容下装。
2.2存在的问题
动力装置DCS系统于1998年投用，随着时间的推移，系统的硬件部分已在逐渐老化，性能下降，硬件故障率也在升高，维护费用日渐增多；而且横河公司已于2007年10月停止对用户ICS的整机供货，虽然备件仍将提供服务，但购买比较困难而且备件费用成本也比较高。这已严重影响到动力装置的长周期安全运行，进而影响到整个公司化工装置的稳定运行。为了确保动力装置的安全稳定运行，需要对该装置DCS系统进行升级改造，提升整个系统的安全可靠性。
3 DCS系统升级改造
3.1改造内容
为了提升原有系统的可靠性，同时降低升级成本，有效利用原有硬件，通过更新部分硬件和使用最新系统软件版本的方法，将CS系统升级为当时横河最新的CS3000系统。6个控制站现场控制单元FCU（包含冗余的CPU卡、电源卡和通讯卡）部分、1台工程师站及11台操作站更新升级；11个操作台、网络电缆以及打印机更新；增加1个操作台放置打印机。工程师站升级为DELL Server服务器，CS3000系统中命名为HIS0164；FCS控制站型号升级为AFS20D，CPU卡升级为CP345。工程师站和操作站的操作系统升级为Windows XP中文版，DCS系统软件版本升级为CS3000系统R3.08.70。
3.2升级方案
根据原CS系统结构和动力装置不能停车的要求，在不影响动力装置“二炉一机”正常运行的情况下，采用分步分站在线升级的方案，通过3台锅炉、2台汽机的倒开和相对应DCS控制站的切换。第一阶段从CS系统中切出FCS0101控制站和ICS0156~ICS0159四台操作站，六个新操作台安装到位，构建FCS0101控制站、HIS0159~HIS0163五台操作站和工程师站HIS0164组成的新CS3000系统；第二阶段从CS系统中切出FCS0102控制站然后接入新CS3000系统中；第三阶段从CS系统中切出FCS0103、FCS0104控制站然后接入新CS3000系统中；第四阶段停运FCS0105、FCS0106控制站，拆除CS系统工程师站EWS0164和ICS0160~ICS0163、ICS0153~ICS0155七台操作站，六个新操作台安装到位，接入FCS0105、FCS0106控制站和HIS0153~HIS0158六台操作站。
4 DCS系统升级改造
4.1 DCS升级前的准备
（1）升级前校对CS3000与CS系统流程图、联锁，两者不一致时，及时修改CS3000内容，该工作于设备出厂验收前完成；校对CS3000与CS系统组态参数，不一致的根据现场情况及时修正CS3000数据库，参数校对于升级前一周完成，参数修正于升级前完成。
（2）CS系统仪表参数、程序备份。
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（3）FCS0101~FCS0106相应站在升级前所有顺控表、逻辑图状态、站间通讯数据检查，对DCS升级有影响的，制定相应的措施。
（4）检查CS网络的安全性、模块、电缆的可靠性。确认每个控制站、操作站的冗余V网通讯电缆BUS1、BUS2的接口并标记，各站之间的连接顺序，临时电缆长度。
（5）FCS0101~FCS0105相应站在升级前所涉及的电磁阀、电机马达、电动门在停车状态。
（6）针对FCS0106控制的设备，在该站在线升级前做好可以停运半天无DCS控制的准备措施。
4.2 DCS在线升级的主要难点
（1）在CS系统中在线切出一部分控制站和新操作站构成一个新CS3000系统，同时在切出这部分控制站时，要确保原CS系统的安全性，在作业过程中一个小小的疏忽都可能导致CS系统出现问题，这样整个化工装置都将停车，这是非常严重的后果。
（2）已存在CS、CS3000两套DCS系统，且都在运行的时候，还需要分步从CS系统中安全切出部分控制站，然后安全接入新的CS3000系统中。此时CS系统的切出与新CS3000系统的接入都必须保证安全，否则也会带来整个化工装置都将停车的后果。
（3）为保证动力装置正常供汽，公用工程现场设备不能停止运行，FCS0106站升级时，所有该站控制的设备在DCS上的监视操作都要转移到辅助表盘上或就地监视控制，同时在完成FCS0106控制站升级后，还需要对临时现场监视、操作的设备无缝接入新的CS3000系统中来控制。
4.3 DCS升级的具体步骤
第一阶段升级时，1#锅炉停运，CS系统监视2#锅炉、3#锅炉、1#汽机、公用部分运行。从CS系统中切出1#锅炉对应的1#控制站FCS0101和ICS0156~ICS0159四台操作站，CS3000系统的五台新操作站安装到位，建立新的CS和CS3000两套系统。
第二阶段升级时，1#锅炉运行，2#锅炉停运，CS3000系统监控1#锅炉运行，CS系统监视3#锅炉、1#汽机、公用部分运行。从CS系统中切出FCS0102控制站并入CS3000系统中。
第三阶段升级时，1#、2#锅炉运行，3#锅炉、1#汽机停运。CS3000系统监控1#、2#锅炉运行，CS系统监视2#汽机、公用部分运行。从CS系统中切出FCS0103、FCS0104控制站并入CS3000系统中。
第四阶段升级是整个DCS升级过程中最关键的一步，1#汽机运行、公用工程运行，2#汽机停运，CS3000系统监控1#、2#锅炉、1#汽机运行。公用工程现场设备在运行，但却不受DCS控制。在FCS0106断电前，1~3#除氧器压力和水位调节已切换到BTG盘上手操器手动调节，并在BTG盘上加装水位显示数显表；FCS0106站控制的所有电动门停电；所有联锁已解除；已确保所有需要监控的运行设备已采取二次表或就地控制。一切就绪后，从CS系统中切出FCS0105、FCS0106控制站并入CS3000系统中，DCS升级完成后把所有控制按步骤进行切换接入CS3000系统中控制，此时CS3000系统已全部构成。
5 DCS升级后的效果
（1）升级设备技术先进、性能稳定可靠、故障率低，与原有设备完全兼容。
（2）操作站与工程师站上位采用E太网通讯，通讯速率大为提高。
（3）操作员界面优越性显著，功能得到拓展。
（4）工程师站工作环境简化，功能齐全，系统维护方便。
（5）硬件故障率降低，维护量少，降低了维护费用。
（6）备件供应充足，维护方便，节约了高额度的备件费用。
6 结束语
此次DCS在线升级取得了圆满成功。通过对DCS系统硬件和软件的更换和升级，解决了硬件老化、性能下降、故障率高、备件购买困难及维护费用高问题，增强了系统的稳定可靠性，为生产的长期稳定进行提供了保证。
参考文献
[1]《CENTUM-CS用户手册》.横河公司.
[2]《CENTUM-CS3000用户手册》.横河公司.
作者简介
陶桂霞（1974年2月），女，江苏南京人，中国石化集团南京化学工业有限公司高级工程师化动，中国石化集团力装置。
论文作者:陶桂霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：系统论文; 装置论文; 锅炉论文; 汽机论文; 操作论文; 动力论文; 工程师论文; 《基层建设》2019年第24期论文;