和利時在石化行業(yè)提供的主要產(chǎn)品有哪幾類?
目前,杭州和利時自動化有限公司提供面向石化行業(yè)的DCS產(chǎn)品為HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統(tǒng)。主要分為以下兩種型號:
(1) HOLLiAS MACS-F系統(tǒng):規(guī)模上適合于中大型項目(2萬個物理點以內(nèi));
(2) HOLLiAS MACS-S系統(tǒng):規(guī)模上適合于大型或超大型項目(10萬個物理點以內(nèi))。
HOLLiAS MACS系統(tǒng)是和利時公司在總結(jié)十多年用戶需求和行業(yè)的應(yīng)用特點、積累三代DCS系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,全面繼承以往系統(tǒng)的高可靠性和方便性,綜合自身核心技術(shù)與國際先進技術(shù)而推出的第四代DCS。已成功的為催化裂化、常減壓、聚乙烯、加氫精制、瀝青、延遲焦化、制氫、酮苯脫臘、硫磺回收等工藝提供控制解決方案。
HOLLiAS MACS系統(tǒng)同時充分體現(xiàn)了國際上DCS系統(tǒng)的最新發(fā)展特點:
★ 開放化:DCS已經(jīng)不是一個封閉的系統(tǒng)。MACS系列可以方便的通過組態(tài)直接無縫集成第三方系統(tǒng)和設(shè)備,無需更改系統(tǒng)程序。
·提供OPC/DDE/ODBC等軟件標準接口,可與第三方的應(yīng)用程序之間直接進行數(shù)據(jù)交換。
·支持PROFIBUS/HART/MODBUS等國際上常用現(xiàn)場總線,可以方便添加第三方設(shè)備,如智能儀表、PLC和變頻器。
★ 信息化:DCS已經(jīng)超越一個傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的定位。MACS系列有機集成了工廠與過程管理來大幅度提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。
·可無縫集成制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),實現(xiàn)控制信息與生產(chǎn)管理信息的有機集成。
·可無縫集成設(shè)備管理功能(AMS),實現(xiàn)工廠設(shè)備的全電子化信息管理和維護。
·可連接常見企業(yè)管理系統(tǒng)(ERP),讓現(xiàn)場控制層成為企業(yè)管理可透明覆蓋的范圍。
·可支持基于Internet的遠程訪問和瀏覽,即使身處異地,過程信息也可時時掌握。
★ 智能化:DCS各子部件都已智能化。MACS系列的各部件之間通過全數(shù)字信息進行協(xié)調(diào)控制。
·每個I/O都配備CPU芯片,實現(xiàn)I/O通道級故障診斷。
·各個部件都可以實現(xiàn)自診斷,自動報警。
★ 小型化:DCS的小型化是大勢所趨。MACS系列采用低功耗設(shè)計,大大推進了系統(tǒng)的小型化。
·主控制器典型功耗為6W左右,無需任何風扇散熱,體積減小到三代進口DCS主控的十幾分之一。
·I/O模塊典型自身功耗為2W左右,體積大幅度縮小,可靠性進一步提高。
★ 高可靠:DCS的設(shè)計理念向安全系統(tǒng)靠攏。MACS系列廣泛采用了在安全保護系統(tǒng)中才使用的技術(shù)和器件。
·采用確定性實時的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議,無論通訊負荷如何變化,無任何數(shù)據(jù)碰撞,確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
·采用信息冗余技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯。
·采用數(shù)據(jù)加密技術(shù),確保阻斷非法數(shù)據(jù)訪問。
·采用故障-安全(Fail-safe)設(shè)計技術(shù),確保通道故障時停留在安全態(tài)。
·采用國際安全編碼標準進行軟件開發(fā)。
·軟件測試代碼覆蓋率達到100%。
·大幅度提高系統(tǒng)的自診斷覆蓋率。
石化行業(yè)存在著十分突出的安全隱患,和利時能提供什么方案來避免和解決這類問題?
石化行業(yè)具有高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、易腐蝕等特點,在企業(yè)內(nèi)不同的原材料和產(chǎn)品又分別又程度不同的危害。與其它行業(yè)相比,石油和化工行業(yè)生成潛在的不安全因素更多,危險性和危害性更大。因此石化行業(yè)更強調(diào)系統(tǒng)的安全性和高可靠性。
我們從以下幾個方面來增強系統(tǒng)的安全性和可靠性,避免安全隱患的發(fā)生:
★ 先進的控制器系統(tǒng)
和利時公司完全自主研發(fā),具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的“大型綜合自動化控制系統(tǒng)(HOLLiAS-MACS)系統(tǒng)”,運用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、控制技術(shù)、模塊化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等先進技術(shù),統(tǒng)一了生產(chǎn)制造和工藝過程技術(shù),解決了數(shù)據(jù)管理、配置編程、通訊等集成化的問題,強化現(xiàn)場總線,打破控制領(lǐng)域的界限。系統(tǒng)的可靠性、冗余性、先進性、可維護性、開放性等方面均達到了較高水平,適用于干擾嚴重的中國工控現(xiàn)場,達到了國際先進水平,產(chǎn)品具有較高的靈活性,滿足了大、中型企業(yè)對DCS系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
系統(tǒng)采用了容錯設(shè)計,高可靠性的器件、工藝,帶校驗的內(nèi)存,抗振,熱設(shè)計,降額設(shè)計等環(huán)節(jié)和手段,提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。
★ 穩(wěn)定的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
對于單個工程:實時數(shù)據(jù)使用對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),每臺機器上都運行實時數(shù)據(jù)庫,由于數(shù)據(jù)都來自控制器,所以數(shù)據(jù)一致性得到保證,由于控制器端的緩沖機制,數(shù)據(jù)同步得到保證,優(yōu)點是任意一臺操作員站發(fā)生故障,都不會影響其它操作員站的正常工作;歷史數(shù)據(jù)可以配備歷史站,操作員站可以兼做歷史站,歷史趨勢日志數(shù)據(jù)在歷史站中保存,有效地分擔了數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的負荷。
多個工程采用域結(jié)構(gòu)。可以根據(jù)對象的位置、范圍、功能和操作特點等,把整個控制系統(tǒng)用高速實時冗余網(wǎng)絡(luò)分成若干相對獨立的分系統(tǒng),一個分系統(tǒng)構(gòu)成一個域,并且各個域之間可以通過標準的協(xié)議或中間件進行數(shù)據(jù)交換。這種體系結(jié)構(gòu)既可以根據(jù)現(xiàn)實情況靈活配置工程,又便于擴展改造。并且平臺開放,具有集成異構(gòu)系統(tǒng)的能力。
★ 隔離技術(shù)
·系統(tǒng)總線和模塊之間采用光電隔離
·系統(tǒng)電源和模塊電源之間采用DC/DC隔離
·網(wǎng)絡(luò)具有物理層和協(xié)議層雙重隔離
·全系列模塊的各個通道之間完全電氣隔離,獨立A/D
★ 冗余技術(shù)
·網(wǎng)絡(luò)冗余
·電源冗余
電源均流冗余,采用分布式、散熱性好、安全且易維護。
·控制器冗余
·IO卡件冗余
·DP總線冗余
·背板內(nèi)部電路冗余
★ 豐富的自診斷
系統(tǒng)對設(shè)備(包括卡件)進行自診斷,并在發(fā)生故障時給出指示,使運行人員能立即確定故障部位,并更換設(shè)備。
·設(shè)備診斷
·包括電源、模塊、通道診斷。
·歷史站診斷
·實時站診斷
·操作站診斷
·網(wǎng)絡(luò)診斷
★ 操作安全
·分權(quán)限操作,分工段操作,相互合作,互不影響;
·操作員站在線系統(tǒng)運行后,可以使用普通鍵盤進行安全的操作當操作員站在線運行起來后,如果不是工程師級別,則鎖定系統(tǒng)鍵。
·充分檢查數(shù)據(jù)輸入的合法性、合理性,最大限度的減少人為錯誤;
★ 防病毒
·采用和利時專用的HSIE(和利時工業(yè)以太網(wǎng)),保證了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性
·控制器內(nèi)置軟件防火墻
·系統(tǒng)配置防病毒軟件,有效防止病毒攻擊
工業(yè)無線技術(shù)正被石化行業(yè)用戶所關(guān)注,和利時在這方面有什么優(yōu)勢或能提供什么方案嗎?
工業(yè)無線技術(shù)是本世紀初新興的,一種面向設(shè)備間信息交互的無線通信技術(shù),是對現(xiàn)有工業(yè)通信技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用方向上的功能擴展和提升,將引發(fā)傳統(tǒng)工業(yè)測控模式的變革,引領(lǐng)工業(yè)自動化系統(tǒng)向著低成本、高可靠、高靈活的方向發(fā)展。歐美等國政府多次在發(fā)展規(guī)劃中指出,工業(yè)無線技術(shù)將在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高能源效率等方面發(fā)揮重要作用。美國能源部還將工業(yè)無線技術(shù)列為實現(xiàn)到2020年美國工業(yè)整體能耗降低5%目標的主要技術(shù)手段之一。
國際上工業(yè)無線技術(shù)的國際標準有WirelessHART(HART基金會)、ISA 100.11a(ISA)、WIA-PA(中國)三種。
WirelessHART
WirelessHART通訊協(xié)議是2007年9月由HART通訊基金會發(fā)布,它是第一個專門為過程工業(yè)而設(shè)計的開放的可互操作的無線通訊標準,滿足了工業(yè)工廠對于可靠、強勁、安全的無線通訊方式的迫切需求。除了保持現(xiàn)有HART設(shè)備、命令和工具的能力,它增加了HART協(xié)議的無線能力。每個WirelessHART網(wǎng)絡(luò)包括三個主要組成部分:連接到過程或工廠設(shè)備的無線現(xiàn)場設(shè)備;使這些設(shè)備與連接到高速背板的主機應(yīng)用程序或其他現(xiàn)有廠級通信網(wǎng)絡(luò)能通信的網(wǎng)關(guān);負責配置網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度設(shè)備間通信、管理報文路由和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)健康的網(wǎng)管軟件。網(wǎng)管軟件能和網(wǎng)關(guān)、主機應(yīng)用程序或過程自動化控制器集成到一起。
ISA100.11a
ISA-100標準定義的工業(yè)無線設(shè)備包括:傳感器、執(zhí)行器、無線手持設(shè)備等現(xiàn)場自動化設(shè)備。主要內(nèi)容包括工業(yè)無線的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、共存性、魯棒性以及與有線現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的互操作性等。ISA-100.11a是第一個開放的、面向多種工業(yè)應(yīng)用的標準族,其版本1的主要特征:提供過程工業(yè)應(yīng)用服務(wù),包括工廠自動化;在工廠內(nèi)/工廠附近使用;全球部署;提供等級1(非關(guān)鍵)到等級5的應(yīng)用,例如:監(jiān)控;保證不同廠家設(shè)備的互操作性;物理層只包括IEEE 802.15.4-2006的2.4 GHz頻段;在后續(xù)版本將推薦可選的其他物理層;提供一個全面的共存策略;跳信道的方式支持共存和增加可靠性;使用一個簡單的應(yīng)用層提供本地和隧道協(xié)議,以實現(xiàn)廣泛的可用性;針對IEEE 802.15.4-2006 安全的主要工業(yè)威脅,提供簡單、靈活、可選的安全方法;現(xiàn)場設(shè)備具有支持網(wǎng)狀和星型結(jié)構(gòu)的能力。
中國的WIA-PA標準
工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)基于短程無線通信IEEE 802.15.4標準,使用符合中國無線委會規(guī)定的自由頻帶,解決工廠環(huán)境下遍布的各種大型器械、金屬管道等對無線信號的反射、散射造成的多徑效應(yīng),以及馬達、器械運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生電磁噪聲對無線通信的干擾,提供能夠滿足工業(yè)應(yīng)用需求的高可靠、實時無線通信服務(wù)。
通過使用工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù),用戶可以以較低的投資和使用成本實現(xiàn)對工業(yè)全流程的"泛在感知",獲取傳統(tǒng)由于成本原因無法在線監(jiān)測的重要工業(yè)過程參數(shù),并以此為基礎(chǔ)實施優(yōu)化控制,來達到提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的目標。
WIA網(wǎng)絡(luò)采用星型和Mesh結(jié)合的兩層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。第一層是Mesh結(jié)構(gòu),由網(wǎng)關(guān)設(shè)備及路由設(shè)備構(gòu)成;第二層是星型結(jié)構(gòu),由路由設(shè)備及終端設(shè)備或手持設(shè)備構(gòu)成。
網(wǎng)關(guān):負責WIA網(wǎng)絡(luò)與工廠內(nèi)的其它網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)映射;
冗余網(wǎng)關(guān):負責網(wǎng)關(guān)的熱備份;
網(wǎng)絡(luò)管理者:負責構(gòu)建由路由設(shè)備構(gòu)成的Mesh網(wǎng)絡(luò);監(jiān)測全網(wǎng)性能;
安全管理者:負責路由設(shè)備及終端設(shè)備的密鑰管理與安全認證;
WIA網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)遵循ISO/OSI的層次結(jié)構(gòu),但只定義了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。
WIA協(xié)議棧由協(xié)議層實體,包括數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層(由應(yīng)用支持子層、用戶應(yīng)用進程、設(shè)備管理應(yīng)用進程構(gòu)成)、功能模塊及層實體間的數(shù)據(jù)接口和管理接口構(gòu)成。數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用支持子層包含的功能模塊有:數(shù)據(jù)實體和管理實體。用戶應(yīng)用進程包含的功能模塊是多個用戶應(yīng)用對象。設(shè)備管理應(yīng)用進程包含的功能模塊有:設(shè)備管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊、安全管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理代理模塊、安全管理代理模塊、管理信息庫。
無線傳輸目前尚處在發(fā)展的早期階段,無線技術(shù)首先會在樓宇自動化、自動抄表、事故響應(yīng)、設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域得到應(yīng)用。當前較適宜應(yīng)用的行業(yè)有汽車制造、食品加工、制藥和設(shè)備資產(chǎn)跟蹤等。由于工廠無線技術(shù)種類較多,技術(shù)特征差異比較大,無線通信只是現(xiàn)有有線通信系統(tǒng)的一種發(fā)展和重要補充,絕非一種替代,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展。
和利時公司有一支充滿活力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才隊伍,密切關(guān)注工業(yè)自動化領(lǐng)域的前沿熱點工業(yè)無線技術(shù),致力于研制一種既兼容無線HART標準,支持HART命令和網(wǎng)內(nèi)報文聚合,容易升級傳統(tǒng)儀表,有效降低網(wǎng)絡(luò)開銷,又兼容IEEE802.15.4標準,可以使用現(xiàn)有商用器件,易于實現(xiàn),采用分層組織模式,對網(wǎng)絡(luò)拓撲的維護更加靈活,具有自適應(yīng)的跳頻模式與自動重傳機制,通信可靠性更強的無線傳輸技術(shù),引領(lǐng)工業(yè)自動化系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。