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    一、全廠自動化控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)概況:

　　1. 工藝裝置概況

　　中海殼牌石化聯(lián)合工廠包括乙烯裂解裝置（LOP）、苯乙烯單體/環(huán)氧丙烷聯(lián)合裝置（SMPO）、環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置（EO/EG）、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯裝置（PP） 、多元醇裝置（POLYOLS） 、蒸汽、發(fā)電等公用工程設(shè)施、儲運設(shè)施以及廢液處理和環(huán)保設(shè)施。

　　2. 自動控制系統(tǒng)概況

　　基于工藝裝置對自動控制系統(tǒng)的要求，按照全廠的總體規(guī)劃，中海殼牌石化聯(lián)合工廠共設(shè)置了3個中央控制室（CC1，CC2 和LC）、14個現(xiàn)場輔助控制室（FAR）。中央控制室與現(xiàn)場輔助控制室之間采用光纖電纜進行通訊。

　　第一中央控制室（CC1）控制4個工藝裝置：乙烯裂解裝置 、苯乙烯單體/環(huán)氧丙烷聯(lián)合裝置、環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置和公用工程 。

　　第二中央控制室（CC2）控制4個工藝裝置：聚丙烯裝置 、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和多元醇裝置 。

　　第三中控制室，對原料及產(chǎn)品的裝、卸、儲進行控制。

　　中海殼牌的目標是將南海石化項目建成世界一流的石化項目，對工藝裝置的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行、自動化水平、裝置的低維修費用等要求較高。因此, 該項目采用了多種自動化控制系統(tǒng)：

　　1）. 集散控制系統(tǒng) （DCS）。

　　2）. 儀表保護系統(tǒng) （IPS） 。

　　3）. 火災(zāi)及（可燃/有毒）氣體報警系統(tǒng) （FGS）。

　　4）. 資產(chǎn)管理系統(tǒng) （AMS）。

　　5）. 物流自動化控制系統(tǒng) （MAS）。

　　6）. 操作數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ ODS）。

　　7）. 操作員培訓仿真系統(tǒng) （OTS）。

　　8）. 轉(zhuǎn)動設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （RDAS）。

　　9）. 分析儀管理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （AMADAS）。

　　10）. 罐區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （TDAS）。

　　11）. 貿(mào)易計量系統(tǒng) （CTS）。

　　12）. 馬達操作閥 （MOV）。

　　13）. 實驗室信息管理系統(tǒng) （LIMS）。

　　14）. 電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng) （ENMCS）。

　　15）. 智能馬達控制系統(tǒng) （IMCC）。

　　16）. DCS Anywhere等。

　　DCS 與其它系統(tǒng)之間采用MODBUS通訊進行數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。中海殼牌石化聯(lián)合工廠的控制系統(tǒng)有大約60000個輸入/輸出 （I/O） 點，共使用了16000個左右的FF現(xiàn)場總線設(shè)備，大約3000個FF網(wǎng)段（Segment）。該現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是迄今為止世界上最大的基金會現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

　　3. 全廠通信系統(tǒng)概況

　　全廠設(shè)置了如下通訊系統(tǒng)

　　1）. 電話系統(tǒng)（PABX）。

　　2）. 無線電系統(tǒng)（Radio System）。

　　3）. IT 網(wǎng)絡(luò)（IT Network）。

　　4）. 光纖網(wǎng)絡(luò)（FOCN）。

　　5）. 門禁系統(tǒng)（Access Control System）。

　　6）. 閉路電視系統(tǒng)（CCTV）。

　　7）. 主時鐘系統(tǒng)（Master Clock）。

　　8）. 無線通信系統(tǒng)（Wireless）。

　　9）. 廣播系統(tǒng)（PA/GA）。

　　10）. MET 等。

    二、現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

　　1. 什么是現(xiàn)場總線

　　現(xiàn)場總線是在智能測量和控制設(shè)備之間的數(shù)字、雙向、多站式的通信鏈路，它以局域網(wǎng)LAN的形式，為先進過程控制、遠程輸入/輸出和高速工廠自動化應(yīng)用提供服務(wù)。現(xiàn)場總線不僅是一條總線，它同時還是一個系統(tǒng)。現(xiàn)場總線傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號，現(xiàn)場總線技術(shù)是對自動化儀表和控制系統(tǒng)的一場革命。

　　2. 現(xiàn)場總線與傳統(tǒng)常規(guī)儀表的主要區(qū)別

　　3. 現(xiàn)場總線的優(yōu)點

　　采用現(xiàn)場總線的優(yōu)點不僅僅是節(jié)省電纜，最主要的是現(xiàn)場總線設(shè)備的自診斷和故障預(yù)警信息有利于及時發(fā)現(xiàn)故障，使故障未發(fā)生時就能得以消除，故障發(fā)生時能及時定位、及時處理，有效地節(jié)省裝置的運行費用和維修費用。例如：調(diào)節(jié)閥的詳細自診斷信息中包含了閥門的磨損信息，所有調(diào)節(jié)閥的狀況可以一目了然，從而可以減少大修時拆卸調(diào)節(jié)閥的數(shù)量。

　　現(xiàn)場總線的優(yōu)點具體體現(xiàn)在：

　　a. 現(xiàn)場總線采用全數(shù)字通信技術(shù)，全數(shù)字信號傳輸時不易受外界干擾，有利

　　于提高系統(tǒng)的可靠性。

　　b. 采用標準化功能模塊。

　　c. 故障自診斷。

　　d. 冗余和容錯技術(shù)。

　　e. 智能診斷和管理技術(shù)。

　　f. 故障隔離技術(shù)。

　　4. 現(xiàn)場總線的應(yīng)用

　　為了確保現(xiàn)場總線在中海殼牌石化聯(lián)合工廠的成功應(yīng)用，在技術(shù)上對相關(guān)的技術(shù)參數(shù)做出了嚴格的規(guī)定。具體規(guī)定如下：

　　a. 控制功能在DCS中實施，而不在現(xiàn)場設(shè)備中實施。

　　b. 一個網(wǎng)段最多只能掛10個現(xiàn)場設(shè)備，并且其中的20%為備用。

　　c. 同一控制回路的設(shè)備盡量分配到同一網(wǎng)段。

　　d. 主干電纜： 2對雙絞線，帶分屏和總屏。支路電纜：1對雙絞屏蔽電纜。

　　e. 主干電纜長度不超過500米，支路電纜長度不超過75米。

　　f. 宏循環(huán)周期時間：1000毫秒。

　　g. 用ALF111作為鏈路活動調(diào)度器（LAS）。所有現(xiàn)場設(shè)備都是基本型。

　　h. 每個網(wǎng)段的耗電不超過350mA， 每個設(shè)備所需電流不超過30mA。

　　i. 在設(shè)備段的最小操作電壓為10V。

　　j. FF的電源采用冗余。

　　k. ALF111模塊采用冗余。

　　l. 現(xiàn)場設(shè)備的連接采用了雞腳式拓撲結(jié)構(gòu)：
　　

    三、現(xiàn)場總線系統(tǒng)的維護和管理：

　　現(xiàn)場總線在中海殼牌石化聯(lián)合工廠于2005年底一次投用成功，至今已經(jīng)安全平穩(wěn)可靠運行了兩年多時間了，現(xiàn)場總線在全廠的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的先進性和自動控制水平，大大降低了裝置的維修費用，達到了預(yù)期的目的。從現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)的維護的角度， 我們有如下體會：

　　1. 設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議與傳統(tǒng)儀表不同， 其維護方式和方法也不盡相同， 因此對儀表維護人員的培訓是必不可少的。

　　2. FF現(xiàn)場總線使得預(yù)防性維護成為可能， 從用戶的角度來看， 這是現(xiàn)場總線最吸引人之處。在FF現(xiàn)場設(shè)備真正出故障之前可以發(fā)出維護請求信息，并提醒儀表維護人員進行維護。在FF現(xiàn)場設(shè)備真正出故障之后可以發(fā)出故障的詳細診斷信息，來自FF現(xiàn)場設(shè)備的豐富的信息可以有限地縮短查找故障的時間、大大減少儀表維護人員到現(xiàn)場設(shè)備所在地進行一些不必要的測試和檢修，十分顯著的減少儀表維護人員的維護工作量、 從而降低了裝置的維修費用。

　　3. 在更換FF 現(xiàn)場設(shè)備時，必須考慮FF現(xiàn)場設(shè)備的DD File 的版本，以及是否通過了HIST（主機互操作測試）測試。因此， 在訂購FF現(xiàn)場設(shè)備時，應(yīng)要求廠家?guī)D File.或從網(wǎng)上下載DD File. 而常規(guī)儀表的更換，沒有這方面的問題。

　　4. 在更換FF現(xiàn)場設(shè)備時，需要從DCS對現(xiàn)場設(shè)備進行Download，而傳統(tǒng)的常規(guī)現(xiàn)場儀表的更換，則不需要在DCS上做任何工作。因此，相比而言，DCS工程師的工作量有所增加。

　　5. 在將FF現(xiàn)場設(shè)備在現(xiàn)場安裝之前， 要將Device Tag, Node Address, Device Class 設(shè)置正確。

　　6. 在現(xiàn)場設(shè)備移位時以及在增加新的FF現(xiàn)場設(shè)備時，必須得考慮FF接線箱的位置。因為現(xiàn)場設(shè)備的位置對將其接到哪個Segment以及DCS系統(tǒng)的組態(tài)會產(chǎn)生直接的影響。而常規(guī)儀表的位置，對DCS系統(tǒng)及其組態(tài)沒有任何影響。

　　7. 任何事物都有一分為二的兩個方面（Every coin has two sides），F(xiàn)F 現(xiàn)場總線設(shè)備與控制系統(tǒng)的全數(shù)字通訊，在提供重要診斷信息的同時，也會帶來一些意義不大的報警，使得其與傳統(tǒng)的常規(guī)儀表比較而言，其報警數(shù)量大幅上升。這點類似于從原來的模擬手機到現(xiàn)在的數(shù)字手機，數(shù)字手機的功能大大增強了，但同時也帶來了大量垃圾短信之類的問題。

　　8. FF現(xiàn)場儀表的DD File存在著一個一直不斷更新升級的事情，與傳統(tǒng)的常規(guī)儀表相比較而言，增加了DCS工程師的工作量。

　　9. 兩年多的實踐證明，無論是在工藝裝置試車階段還是在工藝裝置正常生產(chǎn)的日常維護工作中，PRM 都是一個十分有用的工具。它使得儀表維護人員在中央控制室就能對現(xiàn)場儀表工作狀況進行診斷、檢查，以及改變現(xiàn)場儀表的工作狀態(tài)，對現(xiàn)場設(shè)備進行在線診斷和維護。

    四、中海殼牌石化聯(lián)合工廠控制系統(tǒng)的先進性：

　　中海殼牌石化聯(lián)合工廠自動控制系統(tǒng)的先進性主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

　　十分成功地使用了現(xiàn)場總線技術(shù)。現(xiàn)場總線（Fieldbus） 的應(yīng)用實現(xiàn)了從模擬通訊到全數(shù)字通訊的轉(zhuǎn)變， 大大地提高了系統(tǒng)的先進性、開放性和抗干擾能力。中海殼牌石化聯(lián)合工廠是世界上規(guī)模最大的現(xiàn)場總線項目，共采用了16000個現(xiàn)場總線設(shè)備。

　　全廠自動控制系統(tǒng)高度集成。DCS （集散控制系統(tǒng)）與IPS（儀表保護系統(tǒng)）、FGS（火災(zāi)和可燃/有毒氣體報警系統(tǒng)）、MAS（儲運自動化系統(tǒng)）、TDAS（罐區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、RDAS（轉(zhuǎn)動設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、AMADAS（分析儀表數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)）等系統(tǒng)的高度集成，實現(xiàn)了信息資源共享。減少了人機界面的數(shù)量，使得操作人員得以精簡。

　　資產(chǎn)管理系統(tǒng)（AMS）的應(yīng)用，使得預(yù)防性維護（Proactive Maintenance）成為可能。有利于節(jié)省維修費用。

　　事件順序記錄（SER）系統(tǒng)和時鐘同步系統(tǒng)的應(yīng)用，有利于快速準確無誤地查找出裝置跳車等事件的真正原因。

　　ExaPlog 系統(tǒng)的使用，可以有效、真實地評估操縱人員的操縱水平。

　　操作數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ODS）為裝置的物料平衡和燃量平衡計算提供了平臺，并為日后的優(yōu)化控制（APC）打下了基礎(chǔ)。

　　DCS Anywhere 系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使得技術(shù)人員乃至公司管理層從其辦公室即可對全廠整個工藝生產(chǎn)裝置進行監(jiān)視。對生產(chǎn)裝置的運行情況一目了然，大大提高了工作效率。

　　MAS、ODS與NSAP的集成，使得產(chǎn)品銷售從訂單到裝船/裝車全過程實現(xiàn)了自動化。

　　在項目實施階段，INTools Database與DCS間的直接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 大大的縮短了DCS組態(tài)時間， 并減少了人工Key In 時的人為錯誤。

　　FF現(xiàn)場總線的使用在減少現(xiàn)場電纜數(shù)量的同時，也減少了接線端子柜 MDF的數(shù)量， 進而減少了FAR的占地面積。