2024年10月5日发(作者：问晴虹)
第47卷第4期
化工自动化及仪表
345
ECS鄄700系统在仿真训练装置中的应用
薛秀莉杨永红
渊北京燕山石化公司教育培训中心冤
摘要阐述了北京燕山石化公司教育培训中心仿真训练装置的生产工艺尧装置构成以及基于ECS鄄700
系统构建的仿真训练装置控制系统配置遥针对控制的特殊要求袁设计尧实施了相应的控制方案袁并介绍了
关键词
ECS鄄700系统和仿真模型的OPC通信遥
仿真训练装置
TP273文献标识码
ECS鄄700系统OPC
B文章编号1000
鄄
3932渊2020冤04
鄄
0345
鄄
04中图分类号
北京燕山石化公司教育培训中心仿真训练
装置于1994年建成袁是国内第1套炼油化工仿
真训练装置
咱1暂
遥它采用实际规模的静设备尧控制系
统和动设备袁不使用真实物料袁采用水和低压氮
气来替代实际装置中相应的液相和气相物料袁反
应动力学尧传质与传热等过程由仿真模型进行实
时模拟袁是一套物理装置与数字仿真相结合的半
实物仿真训练装置袁可为企业职工和高校大学生
提供逼真的技术培训遥
仿真训练装置由仿真计算机尧DCS控制系统
和一套包括了炼油化工典型工艺设备的装置这3
部分组成遥现场生产装置来源于二甲苯生产装置
的临氢异构单元袁仿真模型使用通用过程工业严
Engineering
格模型开发系统渊General
统于2018年进行升级改造为浙江中控ECS鄄700
系统遥ECS鄄700系统对现场设备或仿真模型进行
控制和操作管理袁该系统和仿真模型之间通过
OPC技术进行数据交换遥
1工艺流程简述
System袁GPRES冤开发袁DCS控制系
ProcessRigorous
结合仿真培训的特殊需要袁工艺过程选取二
甲苯生产装置异构化反应单元的分离工段
咱1暂
吸附单元抽余液塔第5块塔板侧线来的物料袁在
临氢状态下用催化剂异构反应为含有平衡对二
入异构加料缓冲罐后,经异构加料泵送入混合进
甲苯的C8芳烃
咱2暂
袁工艺流程如图1所示遥物料进
袁由
图1异构反应系统工艺流程
作者简介院薛秀莉渊1982
鄄
冤袁工程师,从事化工自动化的研究袁************************遥
346
化工自动化及仪表
2020年
出料换热器E101遥循环气体经压缩机压缩后袁
一部分为防喘振返回压缩机入口袁另一部分则
和异构加料泵来的物料混合进入E101袁经换热
后进入加热炉加热至规定温度后袁进入异构反
应器遥反应产物在E101和混合物料换热后进入
产品冷凝器袁冷却后进入产品分离器分成气液
两相遥气相一部分去火炬袁另一部分进入循环气
体压缩机袁液相经脱庚烷塔进料泵抽出与新鲜
进料混合袁经换热升温后袁进入脱庚烷塔脱除
进入再精馏塔脱除C9以上重组分及部分聚合
物遥
现场的生产装置包括加热炉尧反应器尧反应
C7以下的轻组分遥脱除了轻组分的C8芳烃料
产物分离器尧精馏塔尧换热器尧分离罐及机泵等遥
压缩机系统由仿真模型实现袁压缩机的现场操作
在计算机上实现袁培训时学员可以在现场装置上
进行实际操作遥
2控制系统配置及规模
本装置共有I/O测点169个袁其中模拟量输
入51点渊4~20mA电流50点袁热电阻1点冤袁模拟
量输出42点袁常规DI位号43点袁常规DO位号
33点曰仿真数据63个遥
项目定义一个操作域和一个控制域
咱3袁4暂
袁控制
域内设置一个现场控制站渊CS冤袁操作域内设置4
个操作员站渊OS冤和1个工程师站渊ES冤遥系统网络
为双网冗余配置袁整体网络架构如图2所示遥
图2
3
ECS鄄700系统整体网络架构
TIC106S和PIC109组成串级控制袁同时TIC106
功能块处于初始化状态袁TV106关闭遥
DS203为ON时为燃料气加热模式袁TIC106
ECS鄄700系统关键控制方案设计与实施
仿真训练装置的工艺变量均集中在控制室
ECS鄄700系统中指示尧自动调节和记录袁并对一些
重要的操作变量设置超限报警或联锁控制袁以保
证装置的安全平稳操作遥装置的大部分控制回路
采用单回路控制和串级控制袁由ECS鄄700系统完
成遥部分典型控制方案如下遥
3.1原料加热炉出口温度控制
原料加热炉燃料有燃料气和燃料油两种遥当
选择燃料气加热时袁使用出口温度单回路控制方
案曰选择燃料油加热时袁使用加热炉出口温度-燃
渊DS203冤实现燃料气和燃料油控制的选择袁控制
料油压力串级控制方案遥自定义一个开关量
单回路控制袁TIC106S功能块初始化袁PIC109切
回手动控制模式袁燃料油阀门关闭遥
3.2T102塔进料温度控制
T102塔进料温度是通过控制T101塔出料量
与T101塔进料量来完成的渊两种物料通过换热
器E103进行热交换冤袁是分程控制袁其组态如图4
所示遥TV116A是气开阀袁TV116B是气关阀袁当控
制器输出为0豫时袁TV116A全关袁TV116B全开曰
当控制器输出为100豫时袁TV116A全开袁TV116B
全关遥将分程控制功能块工作模式初始状态设置
为串级袁MODE_OPT设置为ON袁使得分程控制功
能块可以自动投用袁减少人工操作遥
组态如图3所示遥
DS203为OFF时为燃料油加热模式袁
第47卷第4期
化工自动化及仪表
347
图3原料加热炉温度控制组态
图4T102塔进料温度分程控制组态
4ECS鄄700系统和仿真模型之间的数据通信
控制袁仿真计算机根据装置运行工况和仿真模
型进行仿真运算遥ECS鄄700系统与仿真模型之
间通过OPC实现数据交换袁通信过程如图5所
示遥
OPC是OLE渊ObjectLinkingandEmbedding冤
ECS鄄700系统对装置工艺参数进行采集与
forProcessControl的缩写袁OPC是一种技术规范袁
定义了一套工业标准的软件接口袁主要基于微软
的OLE/COM渊组件对象模型冤和DCOM渊分布式组
件对象模型冤技术袁其中包括了自动化应用中需
要的一整套接口尧属性和方法的标准
件之间的互操作性获得了实现遥
咱5袁6暂
范的应用使得现场设备尧控制系统和生产管理软
遥OPC规
图5ECS鄄700系统与仿真模型OPC通信示意图
为实现ECS鄄700系统与仿真模型之间的
OPC双向实时通信袁使用VC++6.0开发建立了仿
348
化工自动化及仪表
2020年
真模型与ECS鄄700系统之间通信的接口程序遥接
口程序通过调用GPRES平台的应用程序接口
API函数袁从而实现它与仿真模型间的数据通信遥
OPC进行双向数据通信遥
与此同时袁接口程序和ECS鄄700系统之间通过
ECS鄄700系统支持随系统软件而安装的OPC
OPC传送给ECS鄄700系统进行显示尧控制袁模拟了
真实的反应过程袁整个仿真训练装置为学员提供
了与生产现场基本一致的尧安全的训练环境遥
咱1暂
咱2暂
咱3暂
咱4暂
咱5暂
咱6暂
咱7暂
夏迎春袁纳永良袁郭景梅袁等.化工炼油技术仿真训练
48~52.
参考文献
装置的设计与开发咱J暂.系统仿真学报袁1993袁5渊1冤院
服务器和独立安装的OPC服务器两种
咱7暂
袁这里使
用系统软件自带的OPC服务器SUPCON.
OPCServer尧OPC组等设置遥同时在服务器上建立
SCRTCore遥在OPCClient程序中添加需要连接的
一个I/OCOMMON表袁表中按照规定格式存放仿
真模型和ECS鄄700系统之间需要交换数据的变
量尧数据值以及输入/输出方式等遥仿真模型通过
接口程序获取装置相关数据并进行运算袁模型运
算得到的数据渊如温度尧压力尧流量及阀位等冤再
通过OPC写回ECS鄄700系统袁从而实现仿真模型
和ECS鄄700系统之间的数据交换遥
5结束语
ECS鄄700系统的设计方案满足了装置控制和
魏文渊.仿真训练装置及其管式加热炉DCS控制的
应用与研究咱D暂.北京院北京化工大学袁2008.
郭连有袁张良军袁丁东湖.基于ECS鄄700系统构建8
万立方级空分装置控制系统咱J暂.工业控制计算机袁
侯英杰袁宁金玲.ECS鄄700系统在催化裂化装置DCS
改造应用和复杂回路分析咱J暂.中国石油石化袁2016,
渊24冤院46~47.
叶强.基于OPC和MATLAB的电阻炉温度控制系统
设计咱J暂.智能计算机与应用袁2014袁4渊3冤院49~52.
白凤娈.浙江中控ECS鄄700DCS与AllLink数采终端
87~88.
2016袁29渊7冤:10~12.
数据采集的设计与实现咱J暂.河北企业袁2013袁渊2冤院
郭东华袁陈晓富.安塞LNG项目DCS与各子系统之间
的通讯要要要基于Modbus鄄RTU及OPC实现ECS700的
OPC建立DCS和仿真模型的通信袁采集工艺现场
的数据并送到仿真模型袁模型运算的数据再通过
培训教学的各项要求袁装置开车后运行平稳遥通过
异构通讯咱J暂.仪器仪表用户袁2013袁渊2冤院23~26.
渊收稿日期院2019鄄12鄄30袁修回日期院2020鄄04鄄24冤
ECS鄄700SystemApplicationinSimulationTrainingDevice
AbstractInthispaper袁boththeproductionprocessandthestructureofthesimulationtrainingdeviceof
渊EducationandTrainingCenter袁BeijingYanshanPetrochemicalCorporation冤
XUEXiu鄄li袁YANGYong鄄hong
YanshanPetrochemicalEducationandTrainingCenterweredescribed袁includingECS鄄700system鄄based
controlsystem爷tion袁theOPC
communicationofDCSandsimulationmodelwasintroduced.
Keywordssimulationtrainingdevice袁ECS鄄700system袁OPC
渊上接第340页冤
AnalysisofKeyTechnologiesforIntelligentizingOffshoreOilPlatform
DENGYan袁LIUZhi鄄fang袁GONGJian鄄chun袁GAOShu鄄feng
渊OffshoreEngineeringCo.袁Ltd.冤
Abstract
agementsystemandequipmentfaultdiagnosissystem袁upgradingtheautomaticanddigitalizedoffshoreoil
platformtoaninformationizedandintelligentizedonewasrealized.
Keywordsoffshoreoilplatform袁intelligentized袁expertsystem袁bigdata
andthroughdevelopingtheexpertsystem鄄coredprocessmanagementsystem袁equipmentinformationman鄄
Anintelligentstructurefortheoffshoreoilplatformwasproposedandbasingonbigdatasystem
2024年10月5日发(作者：问晴虹)
第47卷第4期
化工自动化及仪表
345
ECS鄄700系统在仿真训练装置中的应用
薛秀莉杨永红
渊北京燕山石化公司教育培训中心冤
摘要阐述了北京燕山石化公司教育培训中心仿真训练装置的生产工艺尧装置构成以及基于ECS鄄700
系统构建的仿真训练装置控制系统配置遥针对控制的特殊要求袁设计尧实施了相应的控制方案袁并介绍了
关键词
ECS鄄700系统和仿真模型的OPC通信遥
仿真训练装置
TP273文献标识码
ECS鄄700系统OPC
B文章编号1000
鄄
3932渊2020冤04
鄄
0345
鄄
04中图分类号
北京燕山石化公司教育培训中心仿真训练
装置于1994年建成袁是国内第1套炼油化工仿
真训练装置
咱1暂
遥它采用实际规模的静设备尧控制系
统和动设备袁不使用真实物料袁采用水和低压氮
气来替代实际装置中相应的液相和气相物料袁反
应动力学尧传质与传热等过程由仿真模型进行实
时模拟袁是一套物理装置与数字仿真相结合的半
实物仿真训练装置袁可为企业职工和高校大学生
提供逼真的技术培训遥
仿真训练装置由仿真计算机尧DCS控制系统
和一套包括了炼油化工典型工艺设备的装置这3
部分组成遥现场生产装置来源于二甲苯生产装置
的临氢异构单元袁仿真模型使用通用过程工业严
Engineering
格模型开发系统渊General
统于2018年进行升级改造为浙江中控ECS鄄700
系统遥ECS鄄700系统对现场设备或仿真模型进行
控制和操作管理袁该系统和仿真模型之间通过
OPC技术进行数据交换遥
1工艺流程简述
System袁GPRES冤开发袁DCS控制系
ProcessRigorous
结合仿真培训的特殊需要袁工艺过程选取二
甲苯生产装置异构化反应单元的分离工段
咱1暂
吸附单元抽余液塔第5块塔板侧线来的物料袁在
临氢状态下用催化剂异构反应为含有平衡对二
入异构加料缓冲罐后,经异构加料泵送入混合进
甲苯的C8芳烃
咱2暂
袁工艺流程如图1所示遥物料进
袁由
图1异构反应系统工艺流程
作者简介院薛秀莉渊1982
鄄
冤袁工程师,从事化工自动化的研究袁************************遥
346
化工自动化及仪表
2020年
出料换热器E101遥循环气体经压缩机压缩后袁
一部分为防喘振返回压缩机入口袁另一部分则
和异构加料泵来的物料混合进入E101袁经换热
后进入加热炉加热至规定温度后袁进入异构反
应器遥反应产物在E101和混合物料换热后进入
产品冷凝器袁冷却后进入产品分离器分成气液
两相遥气相一部分去火炬袁另一部分进入循环气
体压缩机袁液相经脱庚烷塔进料泵抽出与新鲜
进料混合袁经换热升温后袁进入脱庚烷塔脱除
进入再精馏塔脱除C9以上重组分及部分聚合
物遥
现场的生产装置包括加热炉尧反应器尧反应
C7以下的轻组分遥脱除了轻组分的C8芳烃料
产物分离器尧精馏塔尧换热器尧分离罐及机泵等遥
压缩机系统由仿真模型实现袁压缩机的现场操作
在计算机上实现袁培训时学员可以在现场装置上
进行实际操作遥
2控制系统配置及规模
本装置共有I/O测点169个袁其中模拟量输
入51点渊4~20mA电流50点袁热电阻1点冤袁模拟
量输出42点袁常规DI位号43点袁常规DO位号
33点曰仿真数据63个遥
项目定义一个操作域和一个控制域
咱3袁4暂
袁控制
域内设置一个现场控制站渊CS冤袁操作域内设置4
个操作员站渊OS冤和1个工程师站渊ES冤遥系统网络
为双网冗余配置袁整体网络架构如图2所示遥
图2
3
ECS鄄700系统整体网络架构
TIC106S和PIC109组成串级控制袁同时TIC106
功能块处于初始化状态袁TV106关闭遥
DS203为ON时为燃料气加热模式袁TIC106
ECS鄄700系统关键控制方案设计与实施
仿真训练装置的工艺变量均集中在控制室
ECS鄄700系统中指示尧自动调节和记录袁并对一些
重要的操作变量设置超限报警或联锁控制袁以保
证装置的安全平稳操作遥装置的大部分控制回路
采用单回路控制和串级控制袁由ECS鄄700系统完
成遥部分典型控制方案如下遥
3.1原料加热炉出口温度控制
原料加热炉燃料有燃料气和燃料油两种遥当
选择燃料气加热时袁使用出口温度单回路控制方
案曰选择燃料油加热时袁使用加热炉出口温度-燃
渊DS203冤实现燃料气和燃料油控制的选择袁控制
料油压力串级控制方案遥自定义一个开关量
单回路控制袁TIC106S功能块初始化袁PIC109切
回手动控制模式袁燃料油阀门关闭遥
3.2T102塔进料温度控制
T102塔进料温度是通过控制T101塔出料量
与T101塔进料量来完成的渊两种物料通过换热
器E103进行热交换冤袁是分程控制袁其组态如图4
所示遥TV116A是气开阀袁TV116B是气关阀袁当控
制器输出为0豫时袁TV116A全关袁TV116B全开曰
当控制器输出为100豫时袁TV116A全开袁TV116B
全关遥将分程控制功能块工作模式初始状态设置
为串级袁MODE_OPT设置为ON袁使得分程控制功
能块可以自动投用袁减少人工操作遥
组态如图3所示遥
DS203为OFF时为燃料油加热模式袁
第47卷第4期
化工自动化及仪表
347
图3原料加热炉温度控制组态
图4T102塔进料温度分程控制组态
4ECS鄄700系统和仿真模型之间的数据通信
控制袁仿真计算机根据装置运行工况和仿真模
型进行仿真运算遥ECS鄄700系统与仿真模型之
间通过OPC实现数据交换袁通信过程如图5所
示遥
OPC是OLE渊ObjectLinkingandEmbedding冤
ECS鄄700系统对装置工艺参数进行采集与
forProcessControl的缩写袁OPC是一种技术规范袁
定义了一套工业标准的软件接口袁主要基于微软
的OLE/COM渊组件对象模型冤和DCOM渊分布式组
件对象模型冤技术袁其中包括了自动化应用中需
要的一整套接口尧属性和方法的标准
件之间的互操作性获得了实现遥
咱5袁6暂
范的应用使得现场设备尧控制系统和生产管理软
遥OPC规
图5ECS鄄700系统与仿真模型OPC通信示意图
为实现ECS鄄700系统与仿真模型之间的
OPC双向实时通信袁使用VC++6.0开发建立了仿
348
化工自动化及仪表
2020年
真模型与ECS鄄700系统之间通信的接口程序遥接
口程序通过调用GPRES平台的应用程序接口
API函数袁从而实现它与仿真模型间的数据通信遥
OPC进行双向数据通信遥
与此同时袁接口程序和ECS鄄700系统之间通过
ECS鄄700系统支持随系统软件而安装的OPC
OPC传送给ECS鄄700系统进行显示尧控制袁模拟了
真实的反应过程袁整个仿真训练装置为学员提供
了与生产现场基本一致的尧安全的训练环境遥
咱1暂
咱2暂
咱3暂
咱4暂
咱5暂
咱6暂
咱7暂
夏迎春袁纳永良袁郭景梅袁等.化工炼油技术仿真训练
48~52.
参考文献
装置的设计与开发咱J暂.系统仿真学报袁1993袁5渊1冤院
服务器和独立安装的OPC服务器两种
咱7暂
袁这里使
用系统软件自带的OPC服务器SUPCON.
OPCServer尧OPC组等设置遥同时在服务器上建立
SCRTCore遥在OPCClient程序中添加需要连接的
一个I/OCOMMON表袁表中按照规定格式存放仿
真模型和ECS鄄700系统之间需要交换数据的变
量尧数据值以及输入/输出方式等遥仿真模型通过
接口程序获取装置相关数据并进行运算袁模型运
算得到的数据渊如温度尧压力尧流量及阀位等冤再
通过OPC写回ECS鄄700系统袁从而实现仿真模型
和ECS鄄700系统之间的数据交换遥
5结束语
ECS鄄700系统的设计方案满足了装置控制和
魏文渊.仿真训练装置及其管式加热炉DCS控制的
应用与研究咱D暂.北京院北京化工大学袁2008.
郭连有袁张良军袁丁东湖.基于ECS鄄700系统构建8
万立方级空分装置控制系统咱J暂.工业控制计算机袁
侯英杰袁宁金玲.ECS鄄700系统在催化裂化装置DCS
改造应用和复杂回路分析咱J暂.中国石油石化袁2016,
渊24冤院46~47.
叶强.基于OPC和MATLAB的电阻炉温度控制系统
设计咱J暂.智能计算机与应用袁2014袁4渊3冤院49~52.
白凤娈.浙江中控ECS鄄700DCS与AllLink数采终端
87~88.
2016袁29渊7冤:10~12.
数据采集的设计与实现咱J暂.河北企业袁2013袁渊2冤院
郭东华袁陈晓富.安塞LNG项目DCS与各子系统之间
的通讯要要要基于Modbus鄄RTU及OPC实现ECS700的
OPC建立DCS和仿真模型的通信袁采集工艺现场
的数据并送到仿真模型袁模型运算的数据再通过
培训教学的各项要求袁装置开车后运行平稳遥通过
异构通讯咱J暂.仪器仪表用户袁2013袁渊2冤院23~26.
渊收稿日期院2019鄄12鄄30袁修回日期院2020鄄04鄄24冤
ECS鄄700SystemApplicationinSimulationTrainingDevice
AbstractInthispaper袁boththeproductionprocessandthestructureofthesimulationtrainingdeviceof
渊EducationandTrainingCenter袁BeijingYanshanPetrochemicalCorporation冤
XUEXiu鄄li袁YANGYong鄄hong
YanshanPetrochemicalEducationandTrainingCenterweredescribed袁includingECS鄄700system鄄based
controlsystem爷tion袁theOPC
communicationofDCSandsimulationmodelwasintroduced.
Keywordssimulationtrainingdevice袁ECS鄄700system袁OPC
渊上接第340页冤
AnalysisofKeyTechnologiesforIntelligentizingOffshoreOilPlatform
DENGYan袁LIUZhi鄄fang袁GONGJian鄄chun袁GAOShu鄄feng
渊OffshoreEngineeringCo.袁Ltd.冤
Abstract
agementsystemandequipmentfaultdiagnosissystem袁upgradingtheautomaticanddigitalizedoffshoreoil
platformtoaninformationizedandintelligentizedonewasrealized.
Keywordsoffshoreoilplatform袁intelligentized袁expertsystem袁bigdata
andthroughdevelopingtheexpertsystem鄄coredprocessmanagementsystem袁equipmentinformationman鄄
Anintelligentstructurefortheoffshoreoilplatformwasproposedandbasingonbigdatasystem