中國石油大學（北京）

煉油化工與自動化仿真基地系統結構詳解信息學院自動化系2011年9月TOC\o"1-5"\h\z1系統簡介 -1-\o"CurrentDocument"2全仿真OTS -1-系統組成 - 1 -系統結構 - 2 -3催化裂化裝置半實物仿真OTS -3-系統組成 - 3 -系統結構 - 4 -4煉油化工與自動化仿真基地整體構建 - 5 -\o"CurrentDocument"房間及場地的布置 - 5 -硬件安裝 - 9 -\o"CurrentDocument"軟件安裝及網絡配置 - 9 -1系統簡介中國石油大學煉油化工與自動化仿真實踐教學基地包括5組仿真系統和1組半實物仿真系統（霍尼韋爾公司OTS系統）。其中5組仿真OTS包括5個裝置，分別為：令500萬噸常減壓裝置（CDU）令50萬噸連續重整裝置（CCR）令200萬噸柴油加氫裝置（DHDS）令180萬噸加氫裂化裝置（HCU）令160萬噸催化裂化裝置（FCCU）半實物僅有個裝置，為：令160萬噸催化裂化裝置（FCCU）2全仿真OTS系統組成一套OTS仿真培訓系統可以選擇五套裝置中的任意一個進行操作仿真培訓。一套OTS仿真培訓系統包括以下幾個部分：（1）模型服務器：模型服務器用來運行OTS培訓系統的模型，相當于煉油廠的實際裝置，是OTS系統的核心組件，并可以兼做模型開發的工程師站。（2）現場站：現場站模擬工廠中的現場，對DCS操作室中不能或者不適合操作的現場儀表及手閥、泵、馬達、空冷器等進行現場操作，并可以進行SIS系統（安全儀表系統的模擬）的模擬，且可以對裝置的冷態開車、熱態開車、正常運行、正常停車、緊急停車等進行充分準確的模擬和培訓。（3）教員站：教員站的主要作用是控制仿真程序的運行。教員可以在培訓過程中調用顯示畫面，下載模型，監視模型狀態，設置過程干擾，選定故障及執行其它任務。教員站還能監視與學員有關的所有過程信息，包括關鍵的內部工藝變量，同時還可以修改標準顯示畫面、添加有助于提高培訓效果的其它細節顯示。（4）虛擬DCS控制器：該控制器的作用就是提供虛擬DCS服務器側與模型運行側進行連接，相當于真實的DCS，是控制策略組態、硬件組態與模擬的橋梁。（5）虛擬DCS服務器：虛擬DCS服務器進行裝置的控制策略組態，流程圖界面組態，歷史/實時趨勢的組態，報警通信的組態，操作員站、打印機以及第三方控制器的組態。(6)DCS操作員站：本項目學員培訓操作站選用真實的DCS操作站，因此可以實現DCS操作站的全部功能(主要DCS控制，報警，PID整定訓練)，具體功能主要包括:令對操作人員和維護人員等進行培訓，使他們學會如何操作新的工藝單元或裝置。令對操作人員和維護人員等進行異常狀態處理培訓。令培訓新操作員或替補人員。系統結構圖1.2.1全仿真OTS網絡結構圖其中：實線代表數據傳遞方向；虛線代表命令執行傳遞方向；圖1.2.2全仿真OTS信號流圖3催化裂化裝置半實物仿真OTS系統組成催化裂化裝置半實物仿真OTS包括一套模擬半實物催化裂化裝置，一套DCS控制系統（霍尼韋爾公司PKS系統/C300控制器），一套針對半實物催化裂化裝置定制開發的催化裂化裝置OTS操作培訓系統（與1.2節的全仿真OTS相同），一套提供催化裂化全仿真OTS與真實DCS控制系統相互通信的通信組件。具體如下：（1）模擬半實物催化裂化裝置：某真實煉油廠催化裂化裝置進行8~10：1比例縮小建設。煉油廠該裝置的處理能力為160萬噸，裝置主要包括反應再生，分餾系統，吸收穩定系統三個主要部分，并能對反應再生機分餾系統的主要過程數據及控制回路進行顯示。（2）DCS控制系統：選用定貨時世界上最先進的DCS控制系統，即hollywell公司的EPKS過程知識系統，控制器為最新的C300控制器，軟件版本為EPKSR311.2，能進行針對催化裂化半實物裝置的相關組態，包括控制策略組態、流程圖組態等，該控制系統的控制網絡為FTE網（冗余以太網）。（2）針對半實物催化裂化裝置定制開發的OTS：與1.2節的全仿真OTS相同，不再重復介紹。（3）催化裂化全仿真OTS與真實DCS控制系統的通信組件：該通信組件能將催化裂化全仿真OTS中模型運行及DCS操作所產生的數據送給現場進行顯示，并且同時也可以將現場手動閥打到手動位置時的閥位信號送到OTS仿真培訓系統，實現和真實現場的通信。DCS控制器與仿真服務器（OTS-com1）通過OPC實現通訊。“現場手操閥位”和“PID回路控制模式”從DCS送入仿真服務器，各過程值和閥位值從仿真服務器送到DCS，并通過I/O接口送到現場顯示。當現場手操切換開關為“現場手操”時（開關閉合），DCS將相應PID回路控制模式置為“手動”，并將“現場手操閥位”作為PID的輸出（OP）。系統結構催化裂化裝置半實物仿真OTS的網絡結構與信號流程分別如圖1.3.1和1.3.2所示。圖1.3.1催化裂化裝置半實物仿真OTS網絡結構圖

圖1.3.2催化裂化裝置半實物仿真OTS信號流圖4煉油化工與自動化仿真基地整體構建房間及場地的布置根據煉油基地的建設要求并兼顧目前實驗場地的實際情況，并考慮到工廠實際的前提下，石油大學項目組成員完成了煉油化工與自動化仿真實踐教學基地各個房間的布置，具體為：研修大廈117房間：DCS控制器，I/O卡件，虛擬DCS控制器室研修大廈118房間：模型服務器，現場站，教員站，模型開發室研修大廈119房間：虛擬pks服務器，催化裂化裝置工藝操作室

研修大廈112房間：工藝操作室工藝操作室到研修大廈正南門空間：現場半實物催化裂化裝置(1)研修大廈117房間：仿真控制器柜中為DCS控制器，放置在研修117室共有7臺，其中最下方一臺為半實物系統中的真實PKS服務器，其他為仿真DCS。具體實現由PKS系統或EPKS系統下裝的控制算法，對由數據庫和模型服務器中傳出的信號進行運算控制。圖1.4.1仿真控制器柜真實DCS控制器C300和I/O卡件也放置在研修117室，為半實物仿真系統服務，實現其系統的半實物部分對現場設備的數據傳輸和命令執行功能。圖1.4.2真實DCS控制器C300/C系列I/O卡件(2)研修大廈118房間：Uinsim模型服務器和OTS教員站/現場操作站被安裝在一個

服務器內，放置在研修118室共有6臺，其中第六套為半實物仿真系統服務，其他為仿真系統服務。其作用為通過Uinsim建立化工過程模型和OTS系統中的教員站/現場操作站對已建立的模型進行數據修改和流程監控以達到對操作員的培訓等目的。圖1.4.3OTS教員站/現場操作站/模型服務器（3）研修大廈119房間：虛擬EPKS服務器被安裝在一個服務器內，放置在研修119室共有6臺，其中第六臺為半實物仿真系統服務。EPKS開發環境為下裝DCS建立了平臺，虛擬DCS服務器則作為全局數據庫，提供數據交換和指令傳遞，并且在仿真和半實物數據庫之間的OPC通信。圖1.4.4虛擬EPKS服務器催化裂化裝置操作員站也放置在研修119室中，共有3臺操作員站。其功能與全仿真OTS的操作員站類似，不同的在于其連接的半實物部分的數據庫，監控和報警對象為現場設備。

圖4.1.5催化裂化裝置半實物仿真OTS操作員站（4）研修大廈112房間：操作員站被放置在研修112室共有15臺，分別對應仿真系統中的5套化工過程，每3臺一組。其主要功能為為操作員提供操作平臺對仿真模型流程進行監控和報警等，以達到操作員培訓目的。圖1.4.6操作員站（5）工藝操作室到研修大廈正南門空間：該組設備為大港煉油廠催化裂化裝置8比1的縮小真實模型。圖4.1.7催化裂化裝置半實物OTS現場裝置硬件安裝（1）41臺計算機：117房間7臺，1臺為真實DCS服務器，其他6臺為虛擬DCS服務器，型號都為Dell的R710服務器。118房間10臺：6臺T710服務器，4臺DELLT3500型號電腦。119房間9臺：6臺T710服務器，3臺DELLT3500型號雙屏電腦。112房間15臺：15臺DellT3500型號雙屏電腦。（2）DCS控制器及I/O卡件以及現場端子排安裝：包括機柜的安裝及上電測試。軟件安裝及網