OCS 系統 在å±åŒ–行æ¥ä¸çš„æ‡‰ç”¨
1引言
2020å¹´4月1æ—¥ï¼Œåœ‹å‹™é™¢å®‰å…¨ç”Ÿç”¢å§”å“¡æœƒç™¼å¸ƒã€Šå…¨åœ‹å®‰å…¨ç”Ÿç”¢å°ˆé …æ•´æ²»ä¸‰å¹´è¡Œå‹•è¨ˆåŠƒã€‹ï¼Œé–‹å§‹äº†å°å…¨åœ‹å„個行æ¥çš„å®‰å…¨ç”Ÿç”¢å°ˆé …æ•´æ²»è¡Œå‹•ï¼Œå±éšªåŒ–å¸å“ç”Ÿç”¢ç¶“ç‡Ÿä¼æ¥è‡ªå‹•åŒ–æ¸›äººã€æŠ—çˆ†æŽ§åˆ¶å®¤åŠæ©ŸæŸœé–“çš„æ”¹é€ æˆç‚ºç„¦é»žã€‚三年行動整治計劃的收官之年出臺《石油化工建ç‘物抗爆è¨è¨ˆæ¨™æº–》,進一æ¥é«”ç¾äº†ä»¥äººç‚ºæœ¬ï¼Œå®‰å…¨ç¬¬ä¸€çš„宗旨,人員撤離ç¾å ´ï¼ŒæŽ§åˆ¶å®¤å’Œæ©ŸæŸœé–“æŠ—çˆ†æ”¹é€ å‹¢åœ¨å¿…è¡Œã€‚å¾ˆå¤šä¼æ¥ç¾å ´æ©ŸæŸœé–“ä¸èƒ½æ»¿è¶³è¦èŒƒè¦æ±‚ï¼Œéœ€è¦æŠ—çˆ†æ”¹é€ ï¼Œé«˜æ˜‚çš„æ”¹é€ è²»ç”¨è®“ä¼æ¥æœ›è€Œå»æ¥ã€‚é›»å布線系統——OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æŠ€è¡“能完美地解決這一難題。
2 OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±çš„優勢
在傳統的自動化控制è¨è¨ˆä¸ï¼Œç¾å ´æª¢æ¸¬å„€è¡¨å’ŒåŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹æ˜¯é€šéŽå¤§é‡å„€è¡¨é›»çºœå’ŒDCS進行連接,æ¯ä¸€è‡ºå„€è¡¨æˆ–者控制閥å‡éœ€è¦ç¨ç«‹çš„電纜進行信號傳輸,檢測信號傳輸至安全柵柜,å†è‡³DCSçš„I/O機柜ç‰ä¸€ç³»åˆ—ä¸é–“環節æ‰èƒ½å®Œæˆã€‚一套生產è£ç½®éœ€è¦å¹¾åƒæ ¹é›»çºœï¼Œé›»çºœçš„采購和施工費用å 了大é‡è³‡é‡‘。如果電纜直接敷è¨åˆ°ä¸å¤®æŽ§åˆ¶å®¤ï¼Œä¸åƒ…需è¦é«˜æ˜‚的費用支æ’,還å˜åœ¨å‚³è¼¸ä¿¡è™Ÿè¡°æ¸›çš„æŠ€è¡“難題。為了節çœå¤§é‡çš„電纜鋪è¨è²»ç”¨ï¼Œå¾€å¾€åœ¨ç”Ÿç”¢è£ç½®é™„近建è¨å„€è¡¨æ©ŸæŸœé–“,安è£DCS控制器,DCS通éŽå…‰çº–傳輸至ä¸å¤®æŽ§åˆ¶å®¤ã€‚隨著安全監管的深入ç¾å ´å’Œä»¥äººç‚ºæœ¬çš„ç†å¿µæ¤å…¥äººå¿ƒï¼Œç¾å ´æ©ŸæŸœé–“éœ€è¦æŠ—çˆ†å»ºè¨å·²ç¶“是å±éšªåŒ–å¸å“伿¥çš„å…±è˜ã€‚而抗爆機柜間的建è¨è²»ç”¨ï¼Œæ¯”電纜直拉ä¸å¤®æŽ§åˆ¶å®¤æœ‰éŽä¹‹è€Œç„¡ä¸åŠã€‚和利時OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“çš„èª•ç”Ÿï¼ŒåŒæ™‚解決了以上兩個難題。
Onetå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“解決了控制器與ç¾å ´è¨å‚™çš„通訊å•題,將iDTU(智能數據傳輸單元)分散å¼å®‰è£åœ¨ç¾å ´å„個å€åŸŸï¼Œç”¨ä¸€çµ„光纖代替了ç¾å ´å„€è¡¨åˆ°æ©ŸæŸœé–“眾多的電纜,節çœäº†å¤§é‡çš„電纜購買和敷è¨è²»ç”¨ã€‚而且光纖還å¯ä»¥æ¸›å°‘電纜傳輸ä¸çš„干擾與衰減。Onetå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“采用無æºå…‰å¸å™¨ä»¶æŠ€è¡“,物ç†å£½å‘½å¯é”ç„¡é™å¤§ã€‚光總線通訊的高帶寬å¯ä»¥å‚³è¼¸æ›´å¤šçš„周期數據以åŠéžå‘¨æœŸåƒæ•¸ç‰æ•¸æ“šåˆ°æŽ§åˆ¶å™¨ä¸ï¼ŒæŽ§åˆ¶å™¨ç¶“éŽæŽ§åˆ¶é‚輯é‹ç®—åŽå®Œæˆç›¸æ‡‰çš„æŽ§åˆ¶ã€‚由于iDTU分散在ç¾å ´å„個å€åŸŸï¼Œæ©ŸæŸœé–“ä¸å†éœ€è¦æ•¸æ“šé‡‡é›†å¡ä»¶ï¼ŒDCS系統åªå‰©CPU部分,光纖傳輸具備實時性和å¯é 性,DCSçš„CPU部分完全å¯ä»¥é›†ä¸åœ¨ä¸å¤®æŽ§åˆ¶å®¤ï¼Œå–消ç¾å ´æ©ŸæŸœé–“,çœåŽ»æŠ—çˆ†æ©ŸæŸœé–“å»ºè¨çš„巨資。
傳統機柜間的安全柵柜ã€ç«¯å柜和I/Oå¡ä»¶å…¨éƒ¨åˆ†æ•£åœ¨ ç¾å ´iDTUä¸ï¼Œå–消了大é‡é‡‘屬線纜,ä¸ä½†å¯ä»¥é™ä½Žé …ç›®æˆæœ¬ï¼Œé‚„å¯ä»¥å¤§å¹…é™ä½Žææ–™å’Œèƒ½æºçš„æ¶ˆè€—,å¯ä»¥æŠŠDCS控制器和ä¸å¤®æŽ§åˆ¶å®¤åˆç”¨ï¼Œå¹«åЩ伿¥ç¯€çœå¤§é‡çš„資金。
3 OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æŠ€è¡“優勢
OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±èžåˆäº†å·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“å’ŒDCS技術,工æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“是和利時在OCS上的一次創新應用,雖然利用光纖來傳輸以太網å”è°çš„æŠ€è¡“已經å分æˆç†Ÿï¼Œä½†åœ¨å…‰çº–上傳輸工æ¥ç¸½ç·šå”è°ä»ç„¶è¦å…‹æœå¾ˆå¤šæŠ€è¡“上的難題。和利時利用其多年在DCS上的控制網絡Cnetç©ç´¯çš„æŠ€è¡“基礎,
開發了基于光通信的Onet冗余工æ¥å…‰ç¸½ç·šã€‚Onet符åˆIEC61158國際標準ã€JB/T10308.3-2001國標和EN50170ææ¨™çš„è¦æ±‚,çªç ´äº†ç¾å ´ç¸½ç·šå…‰é›»è¨å‚™çš„點å°é»žå‚³è¼¸é™åˆ¶ï¼Œæ”¯æŒæ˜Ÿå½¢ç¶²çµ¡æ‹“æ’²çµæ§‹ï¼Œå¯¦ç¾ä¸»å…‰é›»è¨å‚™é€šéŽå…‰çº–和總線連接單元星型連接多個從光電è¨å‚™ï¼Œé™ä½Žäº†å…‰çº–和光電收發è¨å‚™çš„æ•¸é‡ï¼Œæœ‰åˆ©äºŽç¯€ç´„ææ–™ã€è¨å‚™åŠæˆæœ¬ã€‚
4 OCS技術攻克的技術å£å£˜
4.1由于å±åŒ–行æ¥çš„æ˜“燃易爆特性,電氣è¨å‚™å¤±çˆ†æ˜¯å¼•èµ·è‘—ç«çˆ†ç‚¸çš„é‡è¦å› ç´ ã€‚é”åˆ°é˜²çˆ†è¦æ±‚以é©ç”¨äºŽæ˜“燃易爆環境是工æ¥å…‰ç¸½ç·šçš„æŠ€è¡“å£å£˜ï¼Œå’Œåˆ©æ™‚iDTUçŽ‡å…ˆæ”»ç ´æ¤æŠ€è¡“é›£é¡Œï¼Œé€šéŽå¢žå®‰åž‹ç„¡ç«èŠ±ä¸€é«”åŒ–é˜²çˆ†èªè‰ï¼Œå¹¶ç²å¾—TUVIEC/ATEXExecnAnC[iaGa]IICT4Gc,IP66,TUVIEC/ATEXExecnAnCIICT4Gc防爆èªè‰,支æŒ-40至+70℃寬溫工作溫度ã€-40至+55℃環境溫度下防爆,并且模塊自帶溫度和濕度監測功能,支æŒç‹€æ…‹é 診斷,走在工æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“çš„å‰æ²¿ã€‚
4.2å‚³çµ±çš„æŽ§åˆ¶æ©ŸæŸœéƒ½æ˜¯æ”¾ç½®äºŽæ©ŸæŸœé–“ï¼Œè€Œæ©ŸæŸœé–“å‰‡æ˜¯æœ‰åš´æ ¼çš„ç’°å¢ƒè¦æ±‚,å¤å¤©æº«åº¦æŽ§åˆ¶åœ¨ï¼ˆ26±2)℃,冬天溫度控制在(20±2)℃,ç›¸å°æ¿•度å‡ç‚ºï¼ˆ50±10)%,噪è²ä¸å¾—大于75[dB(A)],相å°äºŽæ©ŸæŸœé–“環境,ç¾å ´å®‰è£çš„iDTUé‹è¡Œç’°å¢ƒæ˜Žé¡¯æ›´æƒ¡ç•¥ï¼Œä½†å’Œåˆ©æ™‚iDTUç²å¾—CEèªè‰ã€G3é˜²è…æ¸¬è©¦ã€EMC3級判據,特別是采用車è¦ç´šï¼ˆæ±½è»Šç”¨èŠ¯ç‰‡æº«åº¦èŒƒåœ-40℃―125℃)寬溫芯片,ä¿è‰ç”¢å“çš„è€æº«ç‰¹æ€§ï¼Œå¯†å°ç‰ç´šé”到了“nRâ€é™å‘¼å¸åž‹ï¼Œé¿å…ç¾å ´æœ‰å®³æ°£é«”åŠæ°´æ±½çµéœ²è…è•,并在ç¾å ´å„種工æ³ä¸‹è¡¨ç¾å‡ºå„ªç•°çš„æ€§èƒ½ã€‚
5 OCS技術先進性
OCS技術在DCS上的控制網絡Cnetç©ç´¯çš„æŠ€è¡“基礎,開發了基于光通信的Onet冗余工æ¥å…‰ç¸½ç·šã€‚Onet符åˆIEC61158國際標準ã€JB/T10308.3-2001國標和EN50170ææ¨™çš„è¦æ±‚,çªç ´äº†ç¾å ´ç¸½ç·šå…‰é›»è¨å‚™çš„點å°é»žå‚³è¼¸é™åˆ¶ï¼Œæ”¯æŒæ˜Ÿå½¢ç¶²çµ¡æ‹“æ’²çµæ§‹ï¼Œå¯¦ç¾ä¸»å…‰é›»è¨å‚™é€šéŽå…‰çº–和總線連接單元星型連接多個從光電è¨å‚™ï¼Œé™ä½Žäº†å…‰çº–和光電收發è¨å‚™çš„æ•¸é‡ï¼Œæœ‰åˆ©äºŽç¯€ç´„ææ–™ã€è¨å‚™åŠæˆæœ¬ã€‚
基于軟件定義IO技術開發了一款通用I/O模塊,該產 å“具備兩個特點,一是通éŽè»Ÿä»¶ä¾†å®šç¾©I/O的通é“類型,I/O的所有通é“在硬件上是完全一致的,ä¸å¿…為ä¸åŒä¿¡è™Ÿé…ç½®ä¸åŒçš„I/O模塊,åªéœ€è¦é€šéŽè»Ÿä»¶å°‡é€šé“è¨ç½®ç‚ºèˆ‡ç¾å ´å„€è¡¨è¼¸å‡ºç›¸åŒçš„信號類型å³å¯ã€‚å¦å¤–通éŽè»Ÿä»¶ä¾†åˆ‡æ›å‚™ç”¨é€šé“,也就是N+1的通é“冗余模å¼ã€‚ç•¶I/O通é“å‡ºç¾æ•…障時,åªéœ€è¦åœ¨å·¥ç¨‹å¸«ç«™ä¸Šé€²è¡Œè»Ÿä»¶åˆ‡æ›ï¼Œå°‡æ•…障的通é“切æ›åˆ°å‚™ç”¨é€šé“å³å¯ï¼Œç„¡éœ€ç¶è·äººå“¡åˆ°é”æ•…éšœç¾å ´ï¼Œç¯€çœäº†å¤§é‡çš„備件è¨å‚™åŠç¶è·æˆæœ¬ã€‚
OCS技術采用無æºï¼ˆä¸éœ€è¦é›»ï¼‰å…‰è·¯åˆ†é…器(簡稱RJU),將由電å間主控制器通訊接å£å¼•出的敷è¨åˆ°ç¾å ´çš„兩路冗余光纜å„分æˆ16路尾纜,æ¯å°å†—余尾纜掛接1個ç¾å ´iDTU。ç¾å ´å„類儀表信號通éŽé›»çºœå°±è¿‘接入iDTU,通éŽiDTU實ç¾ä¿¡è™Ÿè½‰æ›ã€‚æ¯å°æŽ§åˆ¶å™¨å¯å¼•出多å°å…‰çºœï¼Œå…·æœ‰å¯é 性高ã€ä¿¡è™Ÿå‚³è¼¸é€Ÿåº¦å¿«ã€åˆ†æ•£æ€§å¥½å’Œå¯ç¶è·æ€§é«˜çš„ç‰¹é»žã€‚åŒæ™‚,iDTU作為一臺完整的防爆è¨å‚™ï¼Œé€²è¡Œçš„æ˜¯æ•´é«”防爆èªè‰ï¼Œå…·å‚™åœ¨é˜²çˆ†1å€åŸŸä½¿ç”¨çš„能力。
抗干擾技術是OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæœ€å¤§çš„æŠ€è¡“優勢,å±åŒ–行æ¥å„種復雜的環境下,å„種大型電氣è¨å‚™ã€æ©Ÿæ³µã€è®Šé »å™¨å¾€å¾€æœƒå°å‚³çµ±çš„儀表電纜ä¸å‚³è¼¸çš„4-20mAé›»æµé€ æˆè¼ƒå¤§çš„å¹²æ“¾ï¼Œç‰¹åˆ¥æ˜¯ç›´æ“Šé›·ã€æ„Ÿæ‡‰é›·æ™‚å¸¸æœƒçµ¦å„€è¡¨ä¿¡è™Ÿé€ æˆæ¥µå¤§çš„ç ´å£žï¼Œç”šè‡³é€šéŽé›»çºœä¿¡è™Ÿæå£žDCSç³»çµ±ï¼Œå°Žè‡´å®‰å…¨ç”Ÿç”¢äº‹æ•…ã€‚äºŽæ˜¯å„€è¡¨å°ˆæ¥æƒ³æ–¹è¨æ³•ç ”ç©¶å„種抗干擾措施,å„種å±è”½æŽ¥åœ°ã€å–®é»žä¿¡è™Ÿå±è”½ï¼Œå…©ç«¯é˜²é›·æŽ¥åœ°å‡æˆç‚ºå„€è¡¨æ–½å·¥éžå¸¸é—œéµçš„ç’°ç¯€ã€‚ç¨æœ‰å·®éŒ¯ï¼Œå°±çµ¦å®‰å…¨ç”Ÿç”¢å¸¶ä¾†è¼ƒå¤§çš„å¨è„…。OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šå¾¹åº•æœçµ•了這一隱患,å幾臺ç¾å ´å„€è¡¨å’ŒIDTU在ç¾å ´å½¢æˆä¸€å€‹ç‰é›»ä½é›»æ°£å¤å³¶ï¼Œç¸½ç·šå‚³è¼¸ä¿¡è™Ÿä¸å—é›»ç£å ´ã€ç›´æ“Šé›·åŠæ„Ÿæ‡‰é›·çš„干擾,信號更安全å¯é 。
6 OCSæŽ§åˆ¶ç³»çµ±çµæ§‹
基于工æ¥å…‰ç¸½ç·šæŠ€è¡“çš„OCS控制系統和傳統DCS一樣,上層軟硬件沒有變化,主è¦ç”±å·¥ç¨‹å¸«ç«™ã€æ“作員站ã€å†—ä½™æ·å²ç«™ã€è¨å‚™ç®¡ç†ç«™ã€å†—余控制站和工æ¥å…‰ç¸½ç·šæ™ºèƒ½æ•¸æ“šå‚³è¼¸å–®å…ƒï¼ˆiDTU)ç‰è¨å‚™çµ„æˆï¼Œå…¶ä¸å¾žiDTU到RJUåŠå†—余控制站之間都采用光纖進行通訊。
冗余控制站采用三é‡å†—ä½™éˆè·¯ï¼Œä¸€å°åƒå…†ä»¥å¤ªç¶²ã€ä¸€å°RS-485éˆè·¯å’Œä¸€çµ„GPIO,ä¿è‰äº†æŽ§åˆ¶ç³»çµ±çš„å†—ä½™ç„¡æ“¾ã€ åŠŸèƒ½å®‰å…¨ã€æŽ§åˆ¶ç©©å®šï¼Œå†—ä½™åˆ‡æ›å¹³å‡ç„¡æ•…障時間方é¢ç›¸æ¯”其它系統的控制器å¯ä»¥æå‡22.2%。
RJU作為光網絡通訊節點,æ¯å€‹RJUå¯ä»¥æ˜Ÿå½¢é€£æŽ¥16個iDTU,而且采用無æºå…‰å¸å™¨ä»¶æŠ€è¡“,無任何數據交æ›å’Œå”è°è½‰æ›ï¼Œç„¡å»¶é²ï¼Œé‡‡ç”¨ç´”物ç†åˆ†å…‰æŠ€è¡“,使得å¯é 性和壽命得到極大的æé«˜ã€‚
iDTU采用模塊化è¨è¨ˆï¼Œä¸»è¦ç”±å†—余的VIO模塊ã€å†—ä½™çš„å…‰ç¸½ç·šæŽ¥å£æ¨¡å¡Šä»¥åŠå†—ä½™çš„é›»æºæ¨¡å¡Šçµ„æˆã€‚VIO模塊支æŒAI(4-20mA輸入/24VDCã€HARTã€2線制)ã€AO(4-20m輸出/24VDCã€HART)ã€DI(干接點/24VDC/SOE/Namur)ã€DO(24VDC)ã€RTD(Pt100ã€Cu50,支æŒ1-500電阻值電é‡ç¨‹ä¸Šå‚³ï¼‰ã€TC(Jã€Sã€Eã€K分度,支æŒå…¶å®ƒåˆ†åº¦é›»é‡ç¨‹ä¸Šå‚³ï¼‰ã€PI(0.1Hz-10KHz)七種信號類型。iDTU還支æŒModbus通訊å”è°ï¼Œå¯ä»¥ä½œç‚ºModbus從站將ç¾å ´æ•¸æ“šå‚³è¼¸è‡³èˆ‡ç¬¬ä¸‰æ–¹ç³»çµ±ã€‚
7 OCS就是工æ¥å…‰ç¸½ç·šçš„æ‡‰ç”¨èŒƒåœ
OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æ˜¯å‚³çµ±å·¥æ¥æŽ§åˆ¶ç³»çµ±é‚呿•¸æ™ºåŒ–建è¨çš„一個飛èºï¼Œåˆ©ç”¨å…‰ç¸½ç·šæ›¿ä»£å‚³çµ±é›»çºœï¼Œç„¡è«–從施工建è¨ã€å‚³è¼¸é€Ÿåº¦ã€ä¿¡è™Ÿç©©å®šæ€§åŠå¯ç¶è·æ€§å‡æœ‰è¼ƒå¤§çš„優勢。光纜傳輸“一天一地â€çš„冗余性é…ç½®å¤§å¤§çš„å¢žåŠ äº†ä¿¡è™Ÿå‚³è¼¸çš„å¯é 性ä¿éšœï¼Œç¢ºä¿ä»»ä½•時候一跟光纜æ„外斷裂時,å¦ä¸€è·Ÿå…‰çºœèƒ½æœ‰æ•ˆçš„傳輸測é‡å’ŒæŽ§åˆ¶ä¿¡è™Ÿï¼Œé©ç”¨äºŽå„種行æ¥çš„å·¥æ¥æ¸¬é‡å’ŒæŽ§åˆ¶ï¼Œç‰¹åˆ¥æ˜¯åœ¨å±éšªåŒ–å¸å“伿¥ï¼ŒæŽ§åˆ¶å®¤è·é›¢ç”Ÿç”¢è£ç½®è¼ƒé 的情æ³ä¸‹ï¼ŒOCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æœ‰éžå¸¸å¤§çš„æ‡‰ç”¨å„ªå‹¢ã€‚OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±å·²ç¶“在ä¸çŸ³åŒ–å¤©æ´¥å—æ¸¯120è¬å™¸/å¹´ä¹™çƒ¯é …ç›®ã€å±±æ±ç‘žåº·ç²¾åŒ–8000噸/å¹´FB2C熱æ•ç´™å¼µæ·»åŠ é …ç›®ã€æ±å²³è¯å¤ç¥žèˆŸ10000噸PVDFç‰å¹¾ç™¾å€‹é …ç›®ä¸æˆåŠŸæ‡‰ç”¨ï¼Œè¡¨ç¾å‡ºå„ªç•°çš„æ€§èƒ½ã€‚
8 çµæŸèªž
OCSå·¥æ¥å…‰ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±ï¼Œæ˜¯DCS系統巨大的技術變é©ï¼Œæ˜¯ç¾ä»£é›»å技術和工æ¥å…‰é€šè¨ŠæŠ€è¡“çš„æˆåŠŸçµåˆè€Œå¯¦ç¾çš„精益化跨越,2019å¹´åº•ç ”åˆ¶æˆåŠŸï¼Œè‡³2023å¹´9月份,被應用在330å€‹é …ç›®ä¸Šï¼Œç‰¹åˆ¥æ˜¯åœ¨å¤§åž‹ç…¤åŒ–å·¥ã€ç™¾è¬å™¸å¤§ä¹™çƒ¯ã€å¤§åž‹å¤šæ™¶ç¡…ç‰å¤šå€‹é‡è¦è¡Œæ¥å–å¾—æ‡‰ç”¨ï¼Œæ•ˆæžœè‰¯å¥½ï¼Œç‚ºä¼æ¥ç¯€çœå¤§é‡çš„資金。