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背景

Valero能源公司是一家財(cái)富500強(qiáng)公司，總部位于美國德克薩斯州圣安東尼奧市。其是全球最大的獨(dú)立石油精煉和營(yíng)銷企業(yè)，在美國、加拿大、英國和加勒比地區(qū)共擁有15座煉油廠和10座乙醇廠。

Valero威爾明頓煉油廠最早于1969年試產(chǎn)，其完全集成了煉油的復(fù)雜工藝，可同時(shí)調(diào)和加利福尼亞州和外埠的原油以及產(chǎn)自本地和外地的原料。

霍尼韋爾是一家財(cái)富100強(qiáng)之一的多元化、高科技的先進(jìn)制造企業(yè)，在全球，其業(yè)務(wù)涉及航空產(chǎn)品和服務(wù)，樓宇、家庭和工業(yè)控制技術(shù)，渦輪增壓器以及特性材料。霍尼韋爾過程控制部（以下簡(jiǎn)稱Honeywell）是提供自動(dòng)化控制系統(tǒng)、儀器儀表和服務(wù)的業(yè)界先驅(qū)，服務(wù)石油天然氣、煉油、紙漿和造紙、發(fā)電、化工和石化、生物燃料、生命科學(xué)，以及金屬、礦場(chǎng)和采礦行業(yè)。

霍尼韋爾過程控制部隸屬于霍尼韋爾特性材料和技術(shù)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)集團(tuán)。集團(tuán)旗下還包括UOP，國際領(lǐng)先的專門向煉油、石化和天然氣加工行業(yè)提供工藝技術(shù)、催化劑、吸附劑、加工設(shè)備和咨詢服務(wù)的供應(yīng)商和授權(quán)商。

威爾明頓煉油廠通過在全廠范圍內(nèi)實(shí)施工業(yè)無線基礎(chǔ)架構(gòu)，針對(duì)廠內(nèi)無法布線或是布線成本過高的區(qū)域執(zhí)行過程測(cè)量。Honeywell OneWireless? 解決方案使操作人員得以監(jiān)控各類操作和過程變量。

位于加州威爾明頓的 Valero 煉油廠

煉油廠的OneWireless R200設(shè)施包括Honeywell無線設(shè)備管理器（WDM）、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入點(diǎn)（FDAP）和XYR6000無線變送器。該廠實(shí)施了一系列多年的項(xiàng)目，因而有關(guān)無線技術(shù)在苛刻煉油工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用，廠內(nèi)人員對(duì)此擁有極具價(jià)值的見解。

優(yōu)勢(shì)

對(duì)Valero來說，Honeywell OneWireless解決方案能協(xié)助其優(yōu)化工廠流程和可靠性，提升安全保障水平并確保合規(guī)性。無線技術(shù)的意義遠(yuǎn)不止于降低布線成本，更在于可將寶貴數(shù)據(jù)集成到控制系統(tǒng)和高級(jí)應(yīng)用當(dāng)中，同時(shí)與其它聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用共享這些數(shù)據(jù)。

類似Valero這樣的工業(yè)加工廠采用無線技術(shù)的動(dòng)因其實(shí)顯而易見。借助無線網(wǎng)絡(luò)可對(duì)大部分遠(yuǎn)程和難以到達(dá)的位置進(jìn)行測(cè)量，無需中斷工廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；在先前認(rèn)為無法布線的區(qū)域，無線系統(tǒng)的工作也十分穩(wěn)健可靠。

此外，對(duì)于不宜采用有線變送器的項(xiàng)目，實(shí)踐證明無線技術(shù)可降低項(xiàng)目的平均I/O成本。

目前的工業(yè)無線解決方案還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

降低綜合過程監(jiān)控成本；

可輕松增加測(cè)量點(diǎn)，只需購入并安裝變送器即可；

卓越的安全性、可預(yù)測(cè)的電源管理和多種速度監(jiān)控。

OneWireless的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)符合ISA 100標(biāo)準(zhǔn)，可靠性和易用性更高，不存在與其它無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的安全問題，可支持多種工業(yè)協(xié)議并能高效工作。系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)便易行，比如可以直接由煉油廠檢修人員來更換電池。

卓有成效的無線解決方案除具備上述優(yōu)勢(shì)之外，還可降低工廠基礎(chǔ)設(shè)施投資，進(jìn)而顯著提升投資回報(bào)率。

在威爾明頓煉油廠，無線系統(tǒng)為各類非關(guān)鍵過程監(jiān)控應(yīng)用帶來經(jīng)濟(jì)高效、易于管理的解決方案，其中包括：管道移動(dòng)、火炬監(jiān)測(cè)、液化石油氣凈化氣體壓力、熱交換器溫度和儲(chǔ)罐高水位報(bào)警。操作人員可快速應(yīng)對(duì)不斷變化的情況，并收集必需信息以進(jìn)行流程優(yōu)化。

Valero在實(shí)施OneWireless解決方案的過程當(dāng)中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。比如，采用無線技術(shù)之后縮短了電纜管道長(zhǎng)度，以及需為FDAP供電等。CISCO Aironet可協(xié)助連接更多“有線”FDAP以減少跳數(shù)問題。實(shí)施之前的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研事實(shí)上對(duì)于FDAP布置同樣至關(guān)重要。

Valero計(jì)劃在威爾明頓煉油廠安裝六個(gè)通用I/O變送器用于門控，同時(shí)利用無線技術(shù)對(duì)焦炭塔排氣閥進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，該廠還將作為采用冗余WDM和冗余容錯(cuò)以太網(wǎng)（FTE）的OneWirelessR220版本的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。

挑戰(zhàn)

在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，制造廠面臨提高流程效率和盈利能力的壓力。改進(jìn)、自動(dòng)化及擴(kuò)展需求存在于企業(yè)從運(yùn)營(yíng)到維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，幾乎涵蓋制造工藝的所有方面。

煉油廠通常資產(chǎn)規(guī)模大、占地面積廣，操作人員常需進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，涉及料位、流量、壓力和氣體檢測(cè)等多項(xiàng)應(yīng)用。在這些應(yīng)用的測(cè)量裝置安裝成本當(dāng)中，電纜管道及配套鋪設(shè)工程占到高達(dá) 90% 的比例。

威爾明頓煉油廠最初使用的是Honeywell TDC 2000分布式控制系統(tǒng)（DCS），后續(xù)升級(jí)中再添加了TDC 3000設(shè)備，并將舊的操作員站升級(jí)至Experion PKS，采用全新HMI界面、ICON操作站和Experion服務(wù)器。目前該廠正在遷移至C300控制器環(huán)境，將通過該環(huán)境來實(shí)現(xiàn)調(diào)和控制應(yīng)用。

最早引入無線技術(shù)時(shí)，Valero安裝了第三方無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)，用于對(duì)過程監(jiān)控功能進(jìn)行擴(kuò)展。初嘗無線優(yōu)勢(shì)之后，公司開始尋求借助OneWireless R120解決方案來改進(jìn)相關(guān)功能。Honeywell先是安裝了無線變送器和多功能節(jié)點(diǎn)，之后再將系統(tǒng)交付給煉油廠工程師，由他們來執(zhí)行擴(kuò)展和日常維護(hù)。煉油廠工程師在無線安裝初期遇到不少挑戰(zhàn)，包括由天線安裝及布線引起的信號(hào)強(qiáng)度問題，以及難度頗大的多功能節(jié)點(diǎn)的編程等等。

解決方案

2012年8月，Valero對(duì)OneWireless R120進(jìn)行了升級(jí)，開始啟用 R200版的最新功能。升級(jí)操作由FDAP取代了原來的多功能節(jié)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和連接性，提供基于網(wǎng)絡(luò)的直觀用戶界面，并通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議允許無線網(wǎng)絡(luò)與DCS系統(tǒng)進(jìn)行集成。實(shí)踐表明，與原有R120系統(tǒng)相比較，使用R200系統(tǒng)可降低人工密集程度，新版無線設(shè)備在工作中也更加穩(wěn)健可靠。

OneWireless 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入點(diǎn)（FDAP）

威爾明頓煉油廠的 OneWireless 網(wǎng)絡(luò)目前包括以下組成部分：

30 個(gè)無線變送器；

11 個(gè) FDAP；

2 個(gè)與 DCS 連接的FDAP；

WDM，通過串行Modbus 與Honeywell DCS連接。

FDAP在OneWireless基礎(chǔ)架構(gòu)中承擔(dān)路由職責(zé)，使用戶能夠?qū)o線設(shè)備連接至控制網(wǎng)絡(luò)并路由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還可為現(xiàn)場(chǎng)儀表構(gòu)建ISA100無線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)儀表之間的通信，并將消息從鄰近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備路由至過程控制應(yīng)用程序。

WDM作為網(wǎng)關(guān)和安全管理器，確保現(xiàn)場(chǎng)儀表和工廠網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全可靠。它支持基于Web的用戶界面，可令具備基本IT知識(shí)的過程和現(xiàn)場(chǎng)儀表工程師能夠快速設(shè)置無線系統(tǒng)。這種方法可縮短對(duì)無線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試、監(jiān)控和故障排除需要的時(shí)間。

摘自《自動(dòng)化博覽》2015年8月刊