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2.2OS服务器 2.2.1 OS服务器的硬件 西门子OS服务器运行在Microsoft Server 2003 操作系统上，可靠、便于维护与扩展，服务器为DCS提供操作层面的中
央数据库。该数据库包含项目数据、过程值、来自AS的报警和消息。 服务器可与多个OS客户机链接，这意味着各个OS客户机可与多个OS服 务器进行数据交换，即多客户机模式。这种分布式系统的优点，可以 将一个工厂划分成几个独立工艺装置，将相应数据分配给几对OS服务 器，便于系统扩展，从而提高系统的可用性。在需要时，操作员可从 任何过程区域查看过程数据，如图4
青岛大炼油项目规模大、技术新、周期短，此项目
对过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、 系统的可维护性、人机界面的友好性、数据的可分 析可管理性等各个方面都提出了非常高的要求，尤 其是以下三点，更是决定了项目的成败： 1.控制精度。 炼油过程结合了精炼和化学处理过程，原油被按分 子重量分成几个部分，这几个部分再被热能和催化 剂作用裂解成其他更加有用的产品，整个炼油过程 的关键就在于是否能实现对各项参数的严密高精度 控制。同时，炼油厂能否盈利就要看每桶原油提炼 出的高质量产品的数量，而获取每桶原油最大产出 的有效措施也是高精度的控制系统。
西门子的PCS7系统，无论是硬件系统 还 是 软件工程，都是在一个
统一的S I M AT I C 产品平台上，保证了工程的高质量、高可靠性、 标准化、易维护性。作为过 程 控制系统的P C S 7，实现 D C S ，SIS、 AMS，PLC共享统一的自动化站软硬件平台、网络通信、组态工程师 站、监控系统、实时与历史数据库管理、时钟同步、OPC服务器系 统等，更好地满足了石油化工过程控制的操作连续性、可靠性、稳 定性、开放性、规模化等要求。在项目的实施工程中，通过PCS7系 统提供的标准化、多项目组态功能，对于大型项目可以很容易地根 据不同的需求将项目划分为多个部分和不同的阶段进行实施，并能 保证最终项目的实时性和完整性，从而保பைடு நூலகம்整个项目的实施质量。 西门子的PCS7系统已经在中石化青岛炼油大型系统中得到了很好的 应用
网络连接原理图如图2所示。 现场系统总线与CCR系统总线之间通过冗余光缆连接，通讯速100Mbit/s。 一个为StandbyMaster, 一个为Standby Slave。当Master通讯中断时， 系统自动切换到Slave通讯。CCR中的工程师站和操作员站提供大部分的工 程操作和数据归档功能；另一方面，当CCR发生通讯故障的时候，分布在 FCR中的工程师站和操作员站提供后备操作
整个系统的结构可以分为3层： （1）控制器层：通过现场总线层实现对现场 仪表 的监测和输出控制； （2）系统网络层：所有现场控制器、服务器、 工 程师站及操作员单站通过系统网络连接到一起； （3）终端网络层：所有服务器、客户机操作 员站通过终端网络层连接到一起，客户机操作 员站通过服务器获得控制器层的数据并将操作 员指令传达到控制器。 2 PCS7系统在石化炼油项目中的应用 2.1网络 利用PCS7支持多种不同的通讯总线技术和结构， 以适应不同的网络规模和系统性能要求。系统 网络和终端网络可合并也可分开，可根据需要 采用线型、环型、星型或混合型拓扑结构。配 有多种传输速率为10/100/1000Mbit/s的光电转 换器，可用于电信号网络或光纤网络。网络构 建可基于不同的冗余策略。
专门针对工业应用而开发的SIMATIC NET产品完全适用于所有工业领
域中各种类型的工厂。Scalance X413-3E交换机为100Mbit/s的系统设 备提供接口，基于以太网ISO协议的系统总线，将各AS链接在一起 并连接到OS服务器，系统总线高速链路采用1Gbit/s冗余光纤环路。 系统总线采用星型结构并扩展到FCR。冗余级的FO电缆将CCR上的 高速链路环连接到每个FCR上的本地系统总线环，如图3所示。
2.2.2 OS服务器的归档功能 OS服务器具有高性能的归档功能。根据用户需求，可离线或在


线组态。它用于记录过程数据、消息、事件，根据硬盘大小可 决定归档的时间长度。该归档可被各操作站访问。 2.2.3 OS服务器的冗余 操作员站以冗余对形式使用服务器（称为服务器“A”和“B”）， 各个操作员站从“首选”服务器（可以是冗余服务器中的任何 一个）获取数据。当若干个操作员站从同一对冗余服务器收集 数据时为平均服务器负荷，可将操作员站组态为一些操作员站 使用服务器“A”作为其首选服务器，而其他另一半操作员站使 用服务器“B”作为其首选服务器。上述功能增强了冗余功能且 可优化系统性能。当其中一台服务器发生故障时，所有首选该 服务器的操作员站都会自动切换为使用另一冗余服务器获取数 据。 2.3 工程师站 PCS7 的理念就是将所有的工程组态在同一个平台上完成，而这 个平台具体表现为工程师站，所有的组态、维护工作都在工程 师站上进行，工程师站是唯一的工程组态接口。
2.4 外部MES系统的OPC接口服务器 在项目中，系统可提供OPC Server，调用所有服务器的Server Data数据，
做为MES系统的数据源。在青岛炼油项目中，提供的OPC点数总共有 14 700点。其中模拟量近11 000点，数字量近3700点，MES系统每20s查 询一次数。 2.5 时间同步 大型DCS系统中，时间同步是非常重要的，无论是历史数据的查询， 还是故障信息的分析，都有赖于可靠统一的时间。SICLOCK TS 是一个 进行高精度时间控制并将时间通过以太网分配到要进行同步的所有系 统的主站，它还提供了用于点对点连接以及 IRIG A和B的3个单独可编 程输出接口。在天线发生故障时，SICLOCK TS 通过自动切换到本机石 英时钟模式。天线故障一旦排除，它们就可恢复时间信号，而不会发 生时间上的跳跃。
1.2 系统结构 在西门子实施的中石化青岛大炼油项目中，结构如下：共有2.5万



点硬件点，41个SIEMENS工业级以太网交换机SCALANCEX414-3E， 43对417-4H控制器，分为1个中央控制间CCR和15个现场控制间， 如图1所示。 （1）在CCR中有8对冗余服务器，60台DCS客户机操作站，6台全厂 调度站，2个工程师站，1个资产管理站，一个OPC服务器，一个中 央归档服务器，一个防病毒服务器，10台打印机。 （2）在CCR中由3个SCALANCE X414-3E构成环形系统网络，6个 SCALANCE X414-3E构成环形终端网络。环形网络数据传输速率为 1Gbit/s，在网络的某一个节点出现故障时，环形网络会在0.3s内重 建通讯通道。 （3）在各个FCR中均有1个工程师站，1个操作员单站。 （4）在各个FCR中由2个SCALANCE X414-3E构成环形现场系统总线， 数据传输速率为1Gbit/s。 （5）动力中心FCR10中除了系统总线外，还有2个SCALANCE X4143E构成环形现场终端总线，1对冗余服务器，8台DCS客户机操作站， 1个中央归档服务器。
集成控制系统，具有分散控制、集中管理、控制装 置和现场仪表全数字化、安装方便、成本低和维护 管理智能化等特点，它代表了当今控制系统的发展 方向。 中石化青岛大炼油是中国第一座一次建设规模达到 1000万吨炼油能力的炼油企业，投产后实现年加工 进口原油1000万吨，每月可为国内市场增加成品油 供应近60万吨，有效缓解成品油供应紧张的局面， 降低我国高价成品油的进口量。

2可靠性
大炼油的石油提炼加工过程与一枚炸弹的唯一分别
就是控制系统。石油提炼的很多工序都必须被严格 的加以控制，以防止火灾和爆炸的危险，高度可靠 的控制系统是炼油厂正常运行的基本保证之一。 3控制性能 大炼油的全厂过程控制系统中有几万个I/O点，要 求系统必须能够在同一时间对成千上百个PID回路 进行全部处理。高性能是大炼油DCS控制系统的基 本要求之一。 经过多方筛选和抉择，全集成的、结构完整、功 能完善、面向整个生产过程的SIMATIC PCS 7过程控 制系统，以其卓越的性能、高度的可靠性，成为了 青岛大炼油全厂DCS系统的不二选择。
青岛大炼油全集成自动化工程控制 系统及PCS 7过程控制系统简介
姓名：高凡冬 学号：201322190365
姓名：蔡亚男 学号：201322190307 姓名：杨鹏 学号：201322190406 姓名: 黄宽 学号：201322190407
1 石化炼油项目的PCS7标准系统结构
1.1 概述 西门子公司SIMATIC PCS7集散控制系统是集 DCS、SIS、AMS、PLC以及远程I/O为一体的新型全