霍尼韦尔EPKS在聚乙烯装置中的应用与维护

工艺管控194 | 2018年1月霍尼韦尔EPKS在聚乙烯装置中的应用与维护丁亮(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古 包头 014010)摘要：通过以霍尼韦尔的Experion PKS控制系统在某煤化工项目聚乙烯装置中的应用为例，介绍了EPKS控制系统在实际生产中的应用以及该控制系统的结构组成，以及日常维护。关键词：煤制烯烃；聚乙烯；Experion PKS；维护

0 引言某煤化工公司聚乙烯装置(简称PE装置)引进Univation公司成熟的UNIPOL PE工艺，生产30万吨/年聚乙烯产品。该装置主要以乙烯为主要原料[1]，丁烯或己烯为共聚单体，生产线性低密度和部分中高密度聚乙烯颗粒树脂。整个生产过程主要由原料精制系统、聚合反应系统、树脂脱气及排放气回收系统、PDS出料系统、挤压造粒系统和风送系统构成。该工艺过程简单，流程较短，聚合反应本身是有压力自限性的，没有超压危险。操作条件比较缓和，无高温，压力低，三废少，对环境影响小，很容易满足环保要求。

1 PKS控制系统简介PKS(Pr℃ess Knowledge System)系统是Honeywell公司最新开发的一种新型的集散控制系统，它将人员与过程控制，经营与资产管理融合在一起，采用标准的人机接口[3]，开放性的网络结构，整个系统性能稳定，组态简单，维护调试方便。该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。

1.1 硬件部分(1)控制器。C300控制器采用2个完全相同的控制器，实现真正的冗余，当主控制器发生故障时进行自动切换；每个C300控制器有2个IOLink接口和一个CEE(控制执行环境)，一个控制器最多支持64个冗余I/O卡件，一个IOLink最多支持40个冗余卡件，同时支持HART通讯协议，机柜内排布和接线的垂直设计更有利于散热的管理。C300控制器具有强大的控制功能，灵活的控制时序调度，灵活的组态监控环境。(2)控制防火墙。控制器防火墙使用C系列24V DC电源，可以自行诊断，带故障指示，还支持冗余，2个防火墙支持FTE功能，同时防火墙控制器还是一个小的交换机，实现控制器与服务器之间的数据交换。(3)C系列I/O卡件。此部分作为过程管理的输入/输出部分，具有自诊断和故障测试的功能，现场一体化的供电，安装维护简单、冗余配置，可以在线维护，采用独特的18度垂直设计,有利于散热管理，更有利于现场接线，有效利用空间。(4)容错以太网(FTE)。通讯网络采用的是标准以太网的结构，网络通过两台CISCO3750交换机将各生产中心的服务器数据读取到分布式服务器(DSA)中的数据汇总到一起，供全厂生产中心调度使用。两台交换机用跨接线连接在一起，逻辑上为一条网络，不存在网络切换，FTE节点具有路径选择能力，用专用的FTE软件，不断检测网络状态，自动选择最优的路径通讯。(5)监控操作部分。此部分主要由服务器、操作站、打印机等组成。服务器的心脏部分是实时数据库RTDB(Real Time Database)、主要存储过程数据、历史数据、组态数据、用户数据、报警和事件、系统状态。此服务器也是冗余配置，当主服务

器出现故障时系统会自动切换到备服务器，而且该过程不会影响生产操作。

1.2 软件部分(1)HMIWeb Display Builder(用户画面组态)。HMIWeb Display Builder是用于绘制画面流程图，连接显示数据、组态数据及图形参数的工具，同时系统提供了设备图像，组态人员可方便调用；系统还提供了大量的标准显示画面：菜单导航、事件汇总、报警汇总、操作组、趋势组、点细目、回路调节、系统报警、诊断和维护等。(2)Control Builder组态软件。Experion PKS的控制策略用Control Builder 生成，在Control Builder中进行控制策略的组态，组态文本，监视等功能，在Control Builder的主界面中，其树形目录共包括三部分：用于控制组态界面的“Project”、用于在线监视硬件工作状态的及验证组态等情况的”Monitoring”和用户组态所需的系统功能模块“Library”。 Control Builder提供简单的组态工具，通过使用功能块组态所需变量，组态完成后下装。(3)Quick Builder软件。Quick Builder是一种提供窗口式的界面进行操作，允许用户定义点及组态，定义数据通道，控制器、操作站、服务器和打印机等，一体化的数据库，从而实现在DCS画面上集中显示和操作。图1为聚乙烯装置DCS基本结构简图。(4)聚乙烯装置DCS系统配置。聚乙烯装置共使用了4对C300控制器，其中：模拟量输入模块AI10有8个，模拟量输出模块AO有25个、开关量输入模块DI有26个、开关量输出模块DO有27个，配置1对控制器防火墙，5个C系列I/O机柜和1个网络控制柜，1对冗余的服务器，1台工程师站，6台操作站，1台打印机，2台CISCO2960交换机。系统所有的机柜安装在现场机柜间内。此外，SIS、3500、PLC需要和PKS进行通讯，本装置过程点有3050个，通讯点有2050个，总共有5100个点在DCS系统画面上进行显示，以便实时监控。操作站均采用Console站，防止服务器突然停止造成工艺人员无法操作，可以有效降低风险性和减少由于控制系统服务器故障造成的经济损失。

2 系统故障处理与维护

DCS系统一旦产生故障，轻者影响生产工艺的质量，重者造成生产装置停车，因此，为保证其正常稳定的运行，对生产和安全有着极为重要的作用，这就离不开对DCS控制系统的正确维护。DCS控制系统的运行维护可以分为日常维护、定期维护、预防维护、故障维护。日常维护包括每天两次对控制系统的巡检，并且认真的填写好巡检记录本，主要巡检内容包括机柜间内的湿度、温度、24V电源模块指示灯、服务器/电源硬盘指示灯、交换机防火墙各指示灯、控制器及备用电池指示灯、系统电2018年1月 | 195

源及I/O通讯模件、底板电源指示灯、网络通讯是否正常；定期维护包括对控制系统机柜内各卡件及底板、供电端子排进行测温，服务器及操作站的重启和密码修改、控制柜过滤网清洁、无尘、无堵，控制系统备用电池使用不得超过规定的期限，并且制定定期维护保养记录。每年应利用大修进行一次预防性的维护，掌握系统运行状态，消除故障隐患，由于控制室通风、静电、温度及湿度等环境因素的影响，会积累一些灰尘，灰尘对系统的危害有以下几种:①造成系统短路。②产生静电、损坏电子元器件。③造成系统部分卡件过热、引起电路烧断、芯片烧毁。④腐蚀线路及元器件。为了保证Honeywell DCS系统能够长期、稳定、高效安全地运行，必须对整个系统的所有部件进行彻底的除尘，系统除尘需在系统各节点停电状态下进行；停电除尘前必须对整个系统先进行一次彻底备份，以免除尘过程中部分程序丢失。以下介绍一些系统中常出现的故障及对应的维护。

2.1 操作站故障 实时监控中，操作站可能会出现黑屏或者蓝屏，键盘或鼠标不好使等现象，检查原因如果是显示器损坏更换显示器，如果是其它硬件故障或损坏，及时更换。

2.2 卡件及底板故障确认卡件及底板故障后要及时更换备用卡件及底板，此过程必须与工艺相关负责人联系，并办理好相关作业票据；更换卡件时必须遵守操作规程，戴好防静电工具，避免操作过程中产生静电使卡件损坏；更换新卡件时检查新卡件及底板外观是否完好，通知工艺将参与控制的信号点打到手动位置，与工艺人员配合将参与联锁点进行强制，戴好防静电手环将故障卡件或底板断电拆除，将新卡件或底板安装，确认新卡件与底板充分连接，将原有底板的编码器安装在新的底板上；检查卡件及底板的电源指示灯是否正常，卡件运行指示灯是否正常。

2.3 通信网络故障通信故障通常表现为系统死机，脱网，通讯中断等，造成通讯故的原因通常有网络无法正常访问数据时会造成通信无法正常进行，因为DCS通信功能大都是一个节点向另一个节点问询数据的，如果另一个节点没有该数据，它就会一遍一遍的进行，直至读取数据，此过程就会使网络堵塞；CPU负荷较大，

也会造成网络堵塞；接头接触不良会引起通信故障，重新插好后即可；如果通信线有破损，应予以更换。

2.4 电源故障电源故障会直接导致DCS 系统所有卡件的功能失灵，停止运作，控制电源毫不夸张地说

图1 聚乙烯装置DCS基本结构简图就是DCS系统的“生命线”，一旦电源发生故障，就会直接影响所有控制逻辑和保护逻辑有序稳定的工作，甚至会导致一些联锁逻辑的误动作，造成严重的生产事故；所以每天巡检都要查看DCS电源指示灯是否正常，因为是冗余配置，如发现异常及时更换。更换时首先确认新DCS 电源外观完好，出厂合格证和测试报告齐全，关闭故障电源上的开关测量另外一个电源的输出电压为额定电压，戴好防静电手环将故障电源模块螺丝拧松并拆下故障电源，然后安装上新电源，将开关打到ON位置，检查新电源指示灯是否正常，控制系统运行是否正常。

2.5 光纤收发器故障确认光纤收发器故障更换新的时，确认新的光纤收发器的外观完好，然后戴好防静电手环，将故障的收发器断电拆除，回装正常的光纤收发器并恢复上电，检查新安装的光纤收发器电源灯是否正常，运行指示灯是否正常。

2.6 控制器故障确认控制器故障需更换时，准备DCS控制系统控制器更换方案，确认另一个冗余的控制器运行正常，检查新控制器外观是否完好。戴好防静电手环将故障控制器断电后将螺丝拧松并拆除。回装正常控制器，恢复上电，DCS控制器版本刷新后同步，然后检查控制系统运行状态是否正常。

3 结语 EPKS系统能满足各种自动化的应用要求，为过程控制、数据采集和批量控制提供一个开放式控制系统，能满足工艺生产领域要求的灵活性，易用性。同时能够根据生产需要自主的进行一些过程点的组态操作，如一些控制方案的变更，联锁逻辑的修改，都能够在不影响正常生产的前提下进行。还可帮助操作人员提高操作水平，提前发现隐患，避免异常状态的发生，确保安全生产；实践证明，DCS系统应用于各大中性企业，有助于日常生产维护和可靠稳定运行，满足了生产工艺要求，取得了预期的控制效果。

参考文献：[1]中国神华煤制油化工有限责任公司包头煤化工分公司.操作工培训教材[M].[2]崔守志,胡景旭. Experion PKS系统在净化装置中的应用[J].内蒙古石油化工,2012,12:30-32.[3]尹丽红. Experion PKS系统的组态和维护[J].科技创新导报,2011,10.[4]黄厚强,田文娜. Experion PKS过程知识系统的应用[J].工业控制计算机,2006,19.[5]Honeywell公司.Experion PKS过程知识系统学习资料[M].[6]王建军.Honeywell DCS在神华宁煤烯烃项目中的应用研究[J].新技视界,2012,10.