中原大化煤化工项目控制系统典型故障及处理
胡旭阳
（河南能源化工集团中原大化公司，河南 濮阳457004）
［摘 要］介绍了中原大化公司煤化工项目控制系统的结构及处理问题的思路，对控制系统运行中出现的典型故障及采取的处理措施作了总结，提出了预防建议。
[关键词] 煤制甲醇；控制系统；Foxboro DCS；Tricon ESD；Bently 3500；PLC；故障；处理
［中图分类号］TQ 056.2+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）02-0058-03
1 工艺简介
我公司煤化工项目主要包括空分、气化、甲醇3套装置。空分装置采用离心式空气压缩、常温分子筛净化、增压透平膨胀机、填料型上塔、全精馏无氢制氧、液氧（氮）泵增压的内压缩流程；气化装置采用荷兰壳牌干煤粉加压气化工艺；甲醇装置采用德国鲁奇公司低温甲醇洗净化和丹麦托普索合成工艺。这些技术均为目前世界上先进的工艺技术，具有自动化程度高、能耗低等特点。
2 控制系统概述
主装置区所涵盖控制系统包括Foxboro DCS 1套、Tricon ESD系统1套、Bently 3500机组监控系统2套、西门子PLC系统（振打S7-300 PLC、煤粉反吹S7-400 PLC、高温高压飞灰过滤器S7-400 PLC）。现场随设备自带的PLC系统，包括热风炉、给煤机、仪表空气压缩机均已整合入DCS中。
空分、气化、甲醇共用1套DCS，空分使用1对控制器，气化使用6对控制器，甲醇使用3对控制器。系统中不同控制器的数据可以方便地调用。ESD系统仅为气化装置联锁跳车使用，是1套三重化冗余的控制器。
3 控制系统结构简介
Foxboro I/A′S DCS硬件主要包括：控制处理器ZCP/FCP、控制器电源模块、接口模块FCM/FEM、I/O模块FBM、交换机Switch、工程师站AW、操作员站WP。I/A 组态软件包括下位和上位2块，下位采用ICC组态器，ICC只有工程师站连接CP后才可使用；上位组态软件为Foxdraw，负责流程图的组态。其上位和下位组态软件均为Foxboro的产品，上位组态时可直接调用下位参数，无需额外建立数据库。DCS上位机分为工程师站、历史库站和普通操作员站。
Tricon ESD系统硬件主要包括：每个机架1对冗余电源、三重化冗余的主控制器CPU、三重化冗余的I/O卡件、冗余通讯卡件NCM、1对交换机、上位机。Tricon 下位软件采用TriStation 1131，由于ESD与DCS之间可以通过以太网很好地通讯，因此并没有上位软件。ESD系统较DCS在安全性和处理速度方面有较大的提升。
Bently 3500是专门应用于Bently现场测量探头的机组监控系统，常用于测量现场温度、振动、位移、键相、速度等，并可组态输出。其常用的机架结构为：冗余电源、接口模块、测量模块（振动、位移、键相、温度等）、继电器输出模块、通讯卡件、人机接口卡件等。Bently 3500下位组态软件采用Rack Configuration Software，可以完成机架硬件组态，通道量程、报警、通讯及输出基本组态。目前Bently 3500通过Modbus与Foxboro DCS进行通讯。
振打装置PLC、高温高压飞灰过滤器PLC均通过Modbus与Foxboro DCS进行通讯，其基本操作也通过DCS上位执行。煤粉反吹PLC包括磨煤单元煤粉袋式过滤器A/B、给料单元煤粉袋式过滤器A/B共4个子设备，与DCS之间通过硬点连接执行相关操作。
4 各系统处理问题的思路
Foxboro DCS，分为控制层和操作层。
控制层包括：处理器ZCP/FCP、系统交换机、FCM、FBM。FCM与FBM共同安装在底板上，1对FCM最多支持4块底板。底板与底板之间通过总线连接。FCM与CP之间通过光纤连接至交换机，进行数据传递。FCP与FEM安装在控制器底板上，FEM与FBM不通过交换机而直接通过总线连接。不同CP之间则是通过交换机传递数据。
操作层包括：工程师站AW7001、历史库站AW7002、操作员站WP7003~WP7023。工程师站承担着系统服务器、时钟源的功能，系统组态和系统状态调整以及查看均通过工程师站执行。历史库站承担着历史数据服务器功能，历史趋势、操作员行为记录、报表等均在历史库站存储，其他机器通过调用历史库站数据查看趋势。
DCS硬件具备基本状态机故障提示灯，在软件中有非常详细的系统诊断工具，通过系统诊断工具可以查询底板供电情况、总线通讯情况、冗余卡件切换情况等，同时历史趋势及操作员行为记录可以方便地锁定故障时间。Tricon ESD系统只有1组三重化冗余的控制器，各机笼之间通过总线连接，与外界通讯通过交换机进行，相对比较独立。同时，各卡件面板带有状态指示灯，系统硬件故障可反映在主机笼电源上。系统自带硬件诊断软件，可以有效地监视卡件状态，了解卡件故障信息。
Bently 3500系统为1块控制器模块带1个机笼，共计15个槽位。卡件正面带有状态指示灯，在线诊断软件可以很好地判断卡件故障原因。
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