机组控制系统状态远程监控的创新应用与探索

摘要：随着经济全球化步伐的加快，市场竞争愈演愈烈，技术进步、技术创新正成为经济发展的原动力。本文重点介绍近年来，大庆炼化公司仪表专业不断强化技术创新管理，不断加大现场仪表改造力度、单点联锁及机组控制方案优化力度，降低维护强度，避免联锁误动，提高现场仪表及控制系统运行的高可靠性，为装置的长周期稳定运行打下夯实基础。

关键词：PLC；机组；远程监控；控制系统

1 引言

随着5G技术、人工智能的飞速发展与应用，智能化仪表更新换代水平也日新月异，在提高智能化的广泛应用水平同时，如何让仪表维护水平跟上智能化发展的步伐，已经显得尤为重要。

随着改革的不断深入，面对激烈的市场竞争，如何加强企业技术创新，提高企业技术创新管理能力是企业必须面临的问题。技术创新能够有力推动企业实现产业结构调整，增强企业发展后劲，是大幅提高劳动生产力的倍增器。

2 攻关改造目的

机组系统巡检是仪表维护的重要工作。巡检机组点数多、范围大，占用了大量的人员时间精力。生产的精细化管理与人员结构的矛盾日益显现。集中监控成为必然趋势。大庆炼化公司炼油生产三部异构脱蜡装置氢压机、高速泵在装置运行过程中起到关键作用。利用先进技术手段对控制系统关键运行状态进行集中监测，可以不间断巡检，提高维护质量，减少无效劳动，将预知性维护工作落到实处，保证装置安全平稳长周期运行。在不增加投资的情况下，开展了对机组控制系统状态远程监控的技术攻关。

3 异构脱蜡机组介绍

大庆炼化公司异构脱蜡装置共有四台氢气压缩机，是由意大利（NUOVO PIGNONE）新比隆厂家制造提供的，两台新氢压缩机K-5100A/B和两台循环氢压缩机K5200-5300A/B，新氢压缩机为3级压缩，循环氢压缩机为1级压缩。新氢压缩机K-5100A/B入口氢气来自甲醇厂提供的氢气，经过3级压缩后，氢气压力达到170公斤左右，新氢压缩机出口氢气给循环氢压缩机K5200-5300A/B入口补充氢气，循环氢压缩机K5200-5300A/B为装置提供高压氢气，与原料在反应器里进行（HDT）加氢脱氮、（IDW）异构脱蜡及加氢精制等反应。

异构脱蜡装置共有四台高速泵，于1998年引进B.W/I.P公司高速离心泵，为装置反应系统提供高压原料。该离心泵无上位机，控制系统下位机是由GE FANUC公司提供。泵的轴系监测系统由美国BENTLY公司提供的3500状态监测系统。

异构脱蜡氢压机和高速泵的下位控制系统均是GE FANUC公司提供的90-30 PLC，编程软件为GE的Proficy Machine Edition5.5，编程器通讯接口为以太网；其中硬件配置包括电源模块、CPU（模块）、DI（数字输入模块）、DO（数字输出模块）、AI（模拟输入）模块、CMM（通讯模块），该通讯模块主要负责上位机与下位机进行数据交换。该控制系统上位机采用研华一体工控机，编程软件采用的是InTouch9.5。

图一 现场机组与控制机柜室

图二 控制机柜室及控制卡件

4 控制系统状态远程监控改造过程

4.1异构氢压机24VDC电源改造

4.1.1改造方案

（1）将原UPS单电源24V电源箱改造为冗余24V电源箱。更换为两24V电源箱、两二极管模块配置。

（2）两电源箱220VAC电源分别由原UPS和改造后的市电分别进行供电。

（3）市电改造，将控制盘空间加热器开关取消，将控制盘空间加热器原线路直接连接控制盘空间加热器空开。控制盘内控制盘空间加热器取消。再用此线路进行市电供电。

（4）增加电源箱状态报警回路。更改程序进行电源箱状态的报警监控。落实DI点。地址%I00039。

（5）也可考虑将温控开关串接于电源箱状态报警回路，则可同时监控电源箱状态可柜内超温。

4.1.2 改造接线

电源箱接线：

电源原接线：

4.1.3异构氢压机电源箱状态上下位程序更改：

(1) 新增DI点用于24V电源箱的状态显示；

(2) 空DI点确认，查看机架的地址起始，在变量导航里确认已使用的地址变量。搜索未使用的；

新氢K5100A/K5100B：

16通道DI卡1.3 起始地址%I00033-%I00048，最后变量M01109起，搜索可用；

地址%I00039起，搜索可用；

瞬时报警变量M00555（R309第11位监控），搜索可用；

平光报警变量M00651                       搜索可用。

循氢K5200-5300A/K5200-5300B：

16通道DI卡1.3 起始地址%I00033-%I00048，最后变量M02004起，搜索可用；

地址%I00039起，搜索可用；

瞬时报警变量M00552（R309第8位监控），搜索可用；

平光报警变量M00651，搜索可用。

（3）PLC增加报警程序；

（4）上位程序更改：上位增加报警显示点，文本闪烁变色，标识闪烁变色。

新氢K5100A/K5100B：24V电源箱状态信号 I00039，需要一组标记变量（三个）

闪烁变色标记名变量增加,M555；

确认标记名变量增加,M555ACK；

图四 增加标记名字典

设置文本闪烁；

图五 文本闪烁

设置文本变色；

图六 文本变色

添加脚本设置变量与标志量关系；

图七 脚本设置变量与标志量关系

循氢K5200-5300A/K5200-5300B：24V电源箱状态信号 I00039，需要一组标记变量（三个）。

闪烁变色标记名变量增加,M552；

图八  增加标记名字典

确认标记名变量增加,M552ACK；

图九  增加标记名字典

设置文本闪烁；

图十 文本闪烁

设置文本变色；

图十一 文本变色

添加脚本设置变量与标志量关系；

图十二 脚本设置变量与标志量关系

（4）副操室增加报警显示点；

按上述步骤进行设置，新增变量及连接见下表

表一 新增变量及连接

4.2 高速泵24V电源箱和本特利3500状态报警改造部分

4.2.1 DI点选点

铺设电源箱节点到3500系统报警端子到PLC的DI卡。

IC693MDL645 P5201 DI-Slot6点 地址%I00188 端子13     

接线图：

4.3控制系统远传DCS监控改造

4.3.1 硬线改造部分

（1）查找机组到DCS备用线。

已查到氢压机一对、高速泵四对。

（2）研读S30_Reference Manual手册，落实PLC故障诊断状态信息，选取典型实用故障进行逻辑输出。 

（3）研读3500系统手册，落实3500系统故障诊断状态信息，选取典型实用故障进行逻辑输出。

图十三 3500系统手册

4.3.2 DCS选取DI点，组态氢压机高速泵系统报警状态点

铺设盘间电缆。接氢压机及高速泵状态点。氢压机四组线与卡件串接。高速泵四组线与卡件串接。

（1）DI点地址及端子：

（2）氢压机DO点选点。铺设接线箱到控制柜继电器电缆，铺设PLC到继电器电缆。

     K5100A/B  DO点 地址%Q00037   端子6

     K5200A/B  DO点 地址%Q00040   端子9

（3）高速泵DO点选点。铺设控制柜内电缆。PLC到继电器、3500到继电器、继电器到端子排。

高速泵 slot8DO点 地址%Q00029   端子16

4.4 控制系统综合状态PLC程序更改部分

选点：%SA0011电池低电压、%SA0010 CPU硬件故障、I00039 24V电源箱状态

高速泵

选点：%SA0011电池低电压、%SA0010 CPU硬件故障、I00188本特利3500状态检查系统报警和24V电源箱状态

4.5控制系统综合状态PKS组态部分

（1）逻辑建立、确认通道DICHANNEL_4、DICHANNEL_5、DICHANNEL_6、DICHANNEL_11、DICHANNEL_12、建立点位AI_QYJ_PLC、AI_P5201_PLC、AI_P5201A_PLC、AI_P5300_PLC、AI_P5300A_PLC后分别进行组态，分别连接DIGACQA功能块并进行参数设置。

图十四 PKS系统组态

（2）绘制DCS画面

增加标准化巡检菜单链接，绘制DCS画面，画面状态点，设置为state0报警（红）、state1正常（绿）。

图十五 报警巡检画面

（3）报警记录查询

点击VIEW→Events→Event summary，可查看报警历史，只要出现一次报警DCS就会同步记录一次。

图十六 报警历史查询

（4）调试

由上图巡检画面可见，氢压机公共报警状态存在报警，检查氢压机控制系统发现继电器状态指示灯（灭）存在报警，检查PLC主控卡状态存在报警，检查24V电源状态正常，检查PLC运行状态正常，检查数据保护电池发现电池电压低，更换后正常，报警取消，恢复正常，调试完成。

图十七 报警调试

（5）上传至区域报警相应中心及仪表综合报警信息平台。

选取DCS点位AI_QYJ_PLC.PVFL、AI_P5201_PLC.PVFL、AI_P5201A_PLC.PVFL、AI_P5300_PLC.PVFL、AI_P5300A_PLC.PVFL五个状态综合报警点，使用Workcenter Display Builder软件，绘制MES画面，信息中心上传MES画面，通过OPC读取相应点位状态，同步引入到仪表综合报警信息平台。在任何时刻出现机组公共报警，两个平台均会触发报警，监控工程师通知作业区检查，起到不间断巡检的作用。

图十八 上传至MES及仪表综合报警信息凭条

5 结束语

仪表专业是一个技术密集型专业，从系统到常规仪表、从进口设备到国产仪表，集成化、智能化越来越高，制约生产、设备管理的瓶颈问题日益突显。因此在日常工作中，引导员工在技术方面熟练应用是根本，创新管理是突破，将创新工作常态化开展，可有效降低维护强度，为装置的长周期稳定运行打下坚实基础，同时为企业深化改革、提质增效起到深远影响。

6 参考文献

[1] 王华忠.工业控制系统及应用PLC与组态软件[M].北京:机械工业出版社,2016.

[2] 侯靖.PKS系统软件组态参考手册[M].北京：中石化霍尼韦尔培训中心,2013.

[3] 《GE PLC S30_Reference Manual》随机资料.

[4]《Bently Nevada 3500系列在线监测保护系统》随机资料.

作者简介： 李帅 出生年月日：1996年06月18日 性别：男 籍贯：辽宁省锦州市 民族：汉 职称：助理级工程师 职务：中国石油大庆炼化公司电仪运行中心仪表炼油作业区见习仪表工程师 主要研究方向：自动化仪表及控制系统运行维护及管理