CENTUM—CS3000系统简介及应用

CENTUM—CS3000系统简介及应用
摘要：CS3000控制系统是石油化工装置的重要核心部位，是集计算机技术、控制技术、网络技术和CRT显示技术为一体的产品，具有控制功能强，操作简便和可靠性高等特点，可
以方便的用于石油化工装置。

关键词：控制系统维护故障处理
CENTUM—CS3000控制系统是日本横河（YOKOGAWA）推出的操作站基于Windows系统的
集散控制系统，是针对中、大型生产过程的集中管理、分散控制的系统。

一、CENTUM—CS3000控制系统的特点：开放性大、组态功能强、可靠性强，使用范围广，操作环境优化、延续性强。

二、CENTUM—CS3000控制系统的工作环境：
①、工作环境湿度范围：40%—80%。

②、工作温度：18℃-28℃。

③、系统供电要求：支持电压：220—240 V AC±10%；24 V DC±10%。

支持频率：50/60Hz±3Hz。

④、接地要求：系统接地电阻≤100Ω.
三、CENTUM—CS3000控制系统组成：
1、操作站HIS：用于运行操作和监视。

每台HIS都是相对独立的，都可以显示各种画面；如流程图、控制组、趋势等。

它也可以监视设备，通过指令窗口发送指令，记录报警及
其它事项和确认报警。

2、工程师站ENG：用于设计组态、仿真调试和操作监视。

其主要功能为系统维护功能，控制状态显示功能，趋势整定功能，数据采集功能等。

3、现场控制站FCS：完成现场信号的数据采集，常规控制、复杂控制的运算，对现场
设备的控制等，各站间控制数据、监测信息的数据交换。

现场控制站还可以与其他控制系统
进行通讯，以便将所有所有数据集中化处理。

4、过程I/O：指现场设备和现场控制站之间的信号通讯接口。

根据要交换的信号，过
程I/O可分为模拟量卡件，数字量卡件和通讯卡件。

5、控制站内的现场控制单元FCU于本地节点和远程节点的连接方式主要是由：V-net
网络、Ethernet网络、现场总线三种网络连接方式单独或组合使用。

6、现场控制站与子系统的通讯：通常使用MODBUS通讯协议，由ALR111和ALR121两种
组成，采用RS485和RS232C接口通讯
在实际的应用中为保证系统或者装置的稳定运行，以及采集的数据安全、可靠、精确，
我们对一些重要的元件，例如：电源、CPU、重要的I/O卡件和网络，均采用冗余化设置。

四、CENTUM—CS3000在丙烯腈装置的应用
CS3000系统在实际应用中，通过单个功能块或者多个功能块相互的使用实现数据的计算，达到监视、控制现场设备的目的。

丙烯腈装置工艺流程采用CS3000系统控制，在其整
个控制过程中存在PID控制、比值控制、串级控制、前馈控制及联锁控制等。

1、在丙烯腈装置平稳运行阶段反应器进料包含丙烯、氨和空气，三者通常以
1:1.25:10.5的体积比混合进入反应器。

在装置运行过程中，根据反应器内温度对丙烯的进
量进行调解，氨和空气进量采取与丙烯固定比例进行调解，从而在操作过程中只需要注意温
度的变化量来调解丙烯的进料量，这样三进料采取比值控制，将复杂控制变为简单控制，最
终实现控制的目标。

2、丙烯腈反应器内催化反应是一个放热反应，各反应物料之间是按一定的比例进入反
应器的，为了安全起见，在特殊情况下，要进行紧急处理，需要及时切断反应物料的供给，
以保障装置的平稳运行。

这样我们在CS3000内采用LC64 或ST16块对连锁程序进行链锁逻
辑编程。

目前丙烯腈装置对于三进料丙烯、氨、空气全部采取的是三取二进行联锁连锁控制，有效的避免了假信号，保障了联锁动作值的准确性。

3、丙烯腈脱氢塔控制的好坏直接影响丙烯腈产品的质量，该塔的主要控制指标是塔内
温度，影响他的主要因素是塔底再沸器的贫水量，塔顶回流量及温度，进料量及温度等。

各
干扰因素的变化都能引起塔内温度的变化，所以通过物料平衡前馈控制计算，及时的调整调
节器的输出量，调整贫水量的输出，保障塔内温度平稳调整，从而提高丙烯腈产品的控制质量。

丙烯腈装置是由多因素，多控制系统相辅相成的，所以在实际操作中要系统调整要考虑
多中条件，多种操作程序才能保障装置的正常运行。

五、CENTUM—CS3000日常的维护
日常巡检可以在工程师站上查看FCS中所包括的所有卡件和部件的运行状态指示，总的
报警信息，网络使用状态指示，系统运行状态指示，卡件的冗余状态等，通过状态指示判定
运行是否正常。

同时，也要查看机柜的风扇运行状况，柜的接地状况，控制间的温度，湿度
等情况。

CS3000具有良好的系统诊断功能，用于检查系统卡件的性能及运行情况。

对于系统出
现的故障及时查出，并在系统报警窗口中给出相应的信息提示，作为历史信息存储到硬盘上。

同时在操作站会发出报警声音或者在操作站画面弹出报警信息，以提示操作人员。

当系统出
现故障时，维护人员在工程师站上调用相关站，可以根据卡件在FCS中的显示状态判断出故
障原因，可以在线更换的部件，随即在线更换，需要离线更换的部件，必须离线停电后在更换。

例如：FCS的I/O卡件，故障时灯显示红色，I/O卡件一般是冗余存在的，可以在线更换，带电插拔，卡件更换后执行I/O load操作，即可恢复。

六、CENTUM—CS3000的故障处理实例
CS3000控制系统硬件故障，硬件故障是比较容易解决的故障，因为控制系统一般硬件
全部采用冗余双重控制，在一个硬件出现故障后，运行灯显示红色，系统会自动切换至另一
个冗余硬件上进行工作，仪表维护人员要及时对出现故障的硬件进行修复，避免影响装置运行。

硬件问题一般采用插拔断电重启，重新安装的方法进行修复，如硬件内部元件损坏，只
有更换备件进行修复。

2018年在对某装置维护工程中出现各操作站仪表画面显示数据变为*号（无数据显示）
的故障。

维护人员当即对CS3000控制系统的通讯模块和控制模块冗余状态全部进行了排查，运行状态灯显示运行正常，查看控制网络Vnet1 Vnet2 指示灯显示正常，
Internet1 Internet2网络显示故障，说明是工程师站和操作站通讯出现了问题，立即对
通讯网络进行外观检查和通断测量，发现外观正常，通讯测试正常，最终检测发现网线终端
电阻损坏，阻值测量显示无穷大，正常阻值应为50欧姆，将终端电阻更换后所有显示全部
正常。

2011年在对某装置维护期间，污水装置CS3000系统内同一位置DO输出卡件多次烧毁
事件，此DO卡件为220V供电，在夏季雷雨天气后，此卡件的信号传输就出现传输故障，现
场对卡件的进出电压进行测量，发现进出电压全部正常，但是在对卡件进行对地测量时发现
卡件本身自带110V浮电，随即对接地系统进行了测量，发现卡件的接地线路时好时坏，经
检查发现是接地线与接线端子出现虚接的情况，导致接地线路存在问题，在由于雷电影响引起电压波动导致卡件烧毁。

总之,CS3000系统在各个领域普遍使用，它的的集中性、可靠性、灵活性和方便性备受客户的青睐和信赖，随着技术的不断提高，CS3000系统会有更高的实用性和使用性。