昌暉儀表組織考察了某企業(yè)國電智深EDPF-NT+系統(tǒng)，這種DCS系統(tǒng)給大家展示一種新的控制模式：壓縮機(jī)控制由DCS統(tǒng)一控制，現(xiàn)場所有壓縮機(jī)、還原調(diào)功柜、電加熱等由DCS實(shí)現(xiàn)邏輯控制，無縫對接，現(xiàn)場無需再配PLC，也減少了對壓縮機(jī)廠家的依賴。克服了很多企業(yè)控制系統(tǒng)五花八門，接口不統(tǒng)一，備件存量高，維護(hù)成本高等的缺陷。


整個國電智深DCS系統(tǒng)包括的主要工藝控制過程有： 
◆ 氯硅烷合成工藝控制系統(tǒng)；
◆ 精餾工藝控制系統(tǒng)；
◆ 還原爐控制系統(tǒng)(水系統(tǒng)及各調(diào)功柜)；
◆ CDI控制系統(tǒng)；
◆ 冷氫化控制系統(tǒng)（電加熱器）；
◆ 硅粉輸送控制系統(tǒng)（兩套）；
◆ 壓縮機(jī)控制系統(tǒng)（各工序冷凍機(jī)壓縮機(jī)）
◆ 鍋爐控制系統(tǒng)（兩套）,空調(diào)控制系統(tǒng)；

1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信

圖2    國電智深EDPF-NT+系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

國電智深EDPF-NT+系統(tǒng)采用對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，降低了危險集中風(fēng)險。采用廣播機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時性；沒有數(shù)據(jù)翻譯/轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，減少延遲；縮短數(shù)據(jù)傳送路徑，提高系統(tǒng)響應(yīng)性能；網(wǎng)絡(luò)冗余配置，雙網(wǎng)并發(fā)，接收冗余過濾，自愈型網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)相交，任何情況下保證通訊暢通內(nèi)氣體報警GDS和加熱器等設(shè)備均通過雙絞線的形式接到位于網(wǎng)絡(luò)柜的串口服務(wù)器，再通過串口服務(wù)器接入DCS系統(tǒng)。而還原爐這些重要設(shè)備則通過交換機(jī)直接接入系統(tǒng)，由DCS控制器來實(shí)現(xiàn)modbus-TCP通訊，實(shí)現(xiàn)了更加穩(wěn)定的通訊，并提供了額外的硬件冗余，保證了生產(chǎn)安全穩(wěn)定。

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)：分布式數(shù)據(jù)庫的原點(diǎn)分布在各個站內(nèi)，用點(diǎn)目錄文件實(shí)現(xiàn)分布于各站的數(shù)據(jù)庫的集中管理。DCS每個站都是數(shù)據(jù)源，全部站點(diǎn)數(shù)據(jù)源總和構(gòu)成EDPF-NT系統(tǒng)完整的實(shí)時數(shù)據(jù)庫。每個站都可以接收且僅接收自己需要的實(shí)時數(shù)據(jù)。實(shí)時數(shù)據(jù)的更新方式支持組播和定閱兩種。采用以站為基礎(chǔ)的大容量分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫引擎核心，提高了系統(tǒng)動態(tài)安全性。域內(nèi)、域間實(shí)時數(shù)據(jù)的組播和定閱兩種數(shù)據(jù)刷新方式。維護(hù)更加簡便、安全、可靠，并突破了數(shù)據(jù)實(shí)時性能瓶頸。

2、供電方式
采用兩路三相四線制380VAC輸入。兩路相互獨(dú)立的電源分別來自UPS和市電。正常工作時，UPS和市電各承擔(dān)50%的負(fù)荷，不會導(dǎo)致一路長期高負(fù)荷，另外一路無負(fù)荷的情況。當(dāng)任何一路電出現(xiàn)問題的情況下，全部負(fù)荷會轉(zhuǎn)移到正常供電的那路輸入電上，當(dāng)故障排除后，用電負(fù)荷會再次平分在兩路輸入電源上?？刂乒耠娫礊殡p路電源輸入，每路電源為220VAC，通過機(jī)柜電源轉(zhuǎn)成24VDC，兩組24VDC電源同時工作。

3、安全性與穩(wěn)定性介紹
所有與聯(lián)鎖和停車相關(guān)的測點(diǎn)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件通道均采用冗余設(shè)置，對配置有電磁閥的氣動調(diào)節(jié)閥實(shí)行雙重動作，即切斷氣源的同時也將調(diào)節(jié)閥輸出恢復(fù)至安全位置。同時系統(tǒng)通過邏輯保證ESD動作級別高于聯(lián)鎖動作級別，聯(lián)鎖動作級別高于手動和順控動作級別。針對大型設(shè)備如氫壓機(jī)或者空調(diào)機(jī)組，設(shè)計(jì)完整的報警和跳閘邏輯，并提供跳閘首出等功能，方便設(shè)備運(yùn)行時的監(jiān)控和設(shè)備急停后的事故追憶。DCS的保護(hù)邏輯要遠(yuǎn)比ESD更加豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)ESD的所有功能，但ESD保護(hù)認(rèn)證層級更高。從通俗上來講，可以比作DCS可以達(dá)到2-3層的保護(hù)，而SIL3認(rèn)證的ESD系統(tǒng)可以達(dá)到4-6層保護(hù)，甚至更多。

EDPF-NT+系統(tǒng)的安全策略是通過多個層級來實(shí)現(xiàn)的：
◆ 在硬件層有強(qiáng)化的機(jī)械電氣防護(hù)性能；
◆ 在通道層有通道冗余和細(xì)致的自診斷系統(tǒng)；
◆ 在用戶層有豐富的安全策略，通過域和用戶的劃分來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作權(quán)限結(jié)構(gòu)，保證專業(yè)的人員從事專業(yè)的操作，防止越權(quán)導(dǎo)致的誤操作出現(xiàn)；
◆ 在操作層可以通過邏輯來實(shí)現(xiàn)當(dāng)前工況的分析，從而達(dá)到對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種操作保護(hù)限制，比如開、關(guān)允許條件等，防止操作員操◆ 作失誤。重要的設(shè)備操作采用二級菜單確認(rèn)，保證操作員不會出現(xiàn)鼠標(biāo)或鍵盤誤點(diǎn)擊產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。
◆ 在邏輯層可以附加更多的安全保護(hù)策略，精餾塔的五級塔全回流邏輯保護(hù)，能夠在聯(lián)系密切的五個精餾塔中一個或多個塔參數(shù)波動的情況下，盡可能的保持正常塔的穩(wěn)定工作。

所有的聯(lián)鎖投切條件操作權(quán)限僅僅開放給相應(yīng)工藝車間的工程師，只有得到工藝車間的工程師授權(quán)后，才能夠?qū)υ撥囬g的聯(lián)鎖投切條件進(jìn)行操作，由專業(yè)人士監(jiān)管可以盡量避免和減少人為因素造成的嚴(yán)重后果。

歷史數(shù)據(jù)、報警、操作記錄和所有事件均會被系統(tǒng)自動記錄，任何時間在任何機(jī)器上的操作記錄均能追究到人。

可以針對每個工藝車間的每臺操作員站獨(dú)立設(shè)計(jì)報警系統(tǒng)，可選擇強(qiáng)行彈出預(yù)設(shè)的重要參數(shù)報警的方式來提醒操作員，報警聲音和報警畫面同步警告操作員。每臺操作員站獨(dú)立設(shè)置光字報警能夠保證操作員不會被自己工作范圍外的報警信息所打擾，提高工作效率和專注度，第一時間及時處理系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。

圖3     冷氫化急冷塔排污罐聯(lián)鎖

系統(tǒng)的穩(wěn)定性其實(shí)與安全性密不可分。EDPF-NT+系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟件平臺、總線結(jié)構(gòu)、控制器、IO卡件、過程接口等方面著眼，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4、人機(jī)界面
操作畫面全部為中文環(huán)境，簡單易學(xué)，操作方便, 可以直接看到所有的測點(diǎn)信息，包括Hart通訊傳上來的各種數(shù)據(jù)、邏輯細(xì)節(jié)圖、測點(diǎn)詳細(xì)信息、自診斷信息，操作記錄查詢方便。通用可篩選的全系統(tǒng)事件信息、實(shí)時/歷史趨勢、聯(lián)鎖投切、聯(lián)鎖條件、順控狀態(tài)等查看方便。自動投運(yùn)狀態(tài)畫面上的閥位反饋均來自于Hart的真實(shí)閥位反饋，對于操作員判斷閥門故障狀態(tài)意義很大。另外，整個系統(tǒng)自動投用率很高，大大提高了控制的精度和可靠性。氫氣進(jìn)料、三氯氫硅進(jìn)料、混合器進(jìn)料、尾氣壓力調(diào)節(jié)等自動回路均投入了自動，還原爐調(diào)功通過操作員修改每小時電流增量的半自動形式實(shí)現(xiàn)，效果較好。在這種自動化投入率的情況下，每個還原操作員能夠同時完成5-6個還原爐的常規(guī)操作，提高了效率也降低了人員成本。
  
圖4    還原爐進(jìn)料控制畫面

  
圖5   壓縮機(jī)參數(shù)畫面

  

圖6    電加熱各芯溫度顯示預(yù)警

此國電智深EDPF-NT+系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是集中控制、全面掌握，自動化投入率高的情況下，每個操作員能夠同時完多項(xiàng)常規(guī)操作，提高了效率也降低了人員成本。大型設(shè)備如冷凍機(jī)壓縮機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控，聯(lián)鎖參數(shù)方便管理和預(yù)警，有效預(yù)防跳車事故的發(fā)生。電加熱各組參數(shù)一目了然，超溫報警可及時預(yù)判和調(diào)整，有效降低電加熱器燒壞的故障率，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定連續(xù)，提高生產(chǎn)效率。

圖7   壓縮機(jī)控制細(xì)目

國電智深EDPF-NT+系統(tǒng)的維護(hù)重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)通信，只有保證通信的安全、穩(wěn)定、暢通、可靠才能使系統(tǒng)發(fā)揮效能。另外，這套系統(tǒng)和電氣的交叉信號龐雜，比較集中，維護(hù)量比較大，必須制定嚴(yán)格的維護(hù)制度。
作者：宋永宏