浅谈DCS系统在LNG工厂的实际应用

摘要: 随着经济的快速发展，清洁能源已经成为世界各国主要研究发展目标。LNG（液化天然气）的出现，正逐渐改变着城市居民的工作和生活方式。在液化天然气工艺中，DCS自动化控制起着非常重要的主导作用。本文通过和利时DCS系统在华港燃气集团华北地区投建的第一家LNG液化工厂的应用，介绍其在液化工艺中的功能及特点。

关键词： DCS，MACSV、液化天然气（LNG）；

中图分类号：TE64文献标识码：A 文章编号：

一、 DCS概念

分散型控制系统（DCS）是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。它的扩展性使其可以与其它生产系统进行互连和数据交换，并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。

二、 项目介绍

华港燃气集团任丘北部门站及LNG调峰储配站，始于2011年初开始兴建,厂区占地66.8亩。工程主要系统能力：LNG储存系统规模为2000m3, LNG加液系统规模:5×104Nm3/d 装置；辅助配套系统:消防系统、变配电设施、氮气系统、仪表风系统、中央控制室、循环水系统、导热油系统等内容。

三、 液化天然气工艺流程

液化天然气的工艺流程包括天然气脱酸脱硫、干燥除汞、预冷深冷、液化存储、装车及辅助系统等，工艺流程根据原理分为两种:一是混合制冷的液化工艺、二是自膨胀差压制冷液化工艺。

四、 DCS在液化工艺中的主要功能

(1) 数据采集和处理: 对来自现场控制点的数字和模拟信号进行获取，集中和译码。

(2) 处理模拟量值变化：接受和处理经过一个设定阈区变化的数据。阈值根据事先危险性便是分析确定，每个模拟量值与被定义的限值比较。超出限值则发出报警或在自动控制状态下对相关操作设备进行动作处理。

(3) 实时数据库：用于存储来自现场控制点的最新采集数据。数据用于制作LNG厂站日常生产报表，指导工艺改进、质量控制、故障预防维护等。

(4) 监控各种工艺设备：通过基于RS485口的MODBUS通讯协议与现场电控设备以及智能仪表和监测仪器进行数据通讯。

(5) 逻辑控制及连锁保护：检测工艺过程中的各项数据指标，当指标下降时，并通过报警分级，自动出发启动相关设备的保护装置,实现对工艺过程的稳定控制及设备的连锁保护控制。

五、 DCS系统的组成结构

1. DCS是由HOLLiAS-MACSV系统组建完成，是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、数据服务器组成的综合自动化系统.

2. 系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站（包括主控单元设备和I/O单元设备）、通讯控制站、系统服务器、系统网络、监控网络、控制网络等组成。

3. 系统软件包括：工工程师站组态软件;操作员站在线软件;现场控制器运行软件;OPC工具包等。其中组态软件包括上层的离线组态软件和下层的现场控制器运行软件。

六、 系统规模及I/O分布

系统检测参数有571个，其中模拟信号（压力、液位、流量）126个，温度 139个，模拟输出信号 61个，开关量显示输入信号141个，开关量输出信号104个 。

与压缩机、导热油炉等8个子站控制系统采用Modbus以及OPC工业以太网协议进行数据通讯。

七、 系统的安全保障措施

当DCS系统出现问题，将会发生无法操作、无法监控等设备失控的情况，针对可能发生的各种意外情况，本系统采用以下几种安全措施：

(1) 冗余双电源系统 。采用市电与UPS供电互为热备。任意一种电源出现故障后备电可无扰切换。提高了电源应用的可靠性。

(2) 冗余控制系统。采用双主控单元和双服务站系统，DCS系统本身在工作中不断进行在线诊断，出现故障立即进行切换， 避免由于卡件和服务站出现软、硬件故障造成设备停运。

(3) 冗余的网络通道。控制站与操作站之间采用两路以太网通讯线路，有效的避免因通讯故障造成的损失。

八、 DCS运行情况评价

和利时DCS系统从投产至今运行良好，安全可靠，配置合理，有很强的可扩展性。可以说整套系统在本项目占得到了非常成功的应用。由于是国产软件，相对国外软件整套系统都是中文显示，组态简单，操作方便、易于维护，有很强的实用性和先进性。

参考文献：

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【2】 液化天然气接收站中的自动控制；孙晓尘；田海星；崔海樱；石油化工自动化；2012-04-20；

【3】 面向大型LNG装置的仪控系统设计与应用；王洁；仪器仪表标准化与计量 2011-02-26；