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背景

Valero能源公司是一家財富500強公司，總部位于美國德克薩斯州圣安東尼奧市。其是全球最大的獨立石油精煉和營銷企業(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雜工藝，可同時調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。

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

霍尼韋爾過程控制部隸屬于霍尼韋爾特性材料和技術戰(zhàn)略業(yè)務集團。集團旗下還包括UOP，國際領先的專門向煉油、石化和天然氣加工行業(yè)提供工藝技術、催化劑、吸附劑、加工設備和咨詢服務的供應商和授權商。

威爾明頓煉油廠通過在全廠范圍內(nèi)實施工業(yè)無線基礎架構，針對廠內(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設施包括Honeywell無線設備管理器（WDM）、現(xiàn)場設備接入點（FDAP）和XYR6000無線變送器。該廠實施了一系列多年的項目，因而有關無線技術在苛刻煉油工業(yè)環(huán)境中的應用，廠內(nèi)人員對此擁有極具價值的見解。

優(yōu)勢

對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。無線技術的意義遠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)和高級應用當中，同時與其它聯(lián)網(wǎng)的應用共享這些數(shù)據(jù)。

類似Valero這樣的工業(yè)加工廠采用無線技術的動因其實顯而易見。借助無線網(wǎng)絡可對大部分遠程和難以到達的位置進行測量，無需中斷工廠的正常運轉；在先前認為無法布線的區(qū)域，無線系統(tǒng)的工作也十分穩(wěn)健可靠。

此外，對于不宜采用有線變送器的項目，實踐證明無線技術可降低項目的平均I/O成本。

目前的工業(yè)無線解決方案還具有以下優(yōu)點：

降低綜合過程監(jiān)控成本；

可輕松增加測量點，只需購入并安裝變送器即可；

卓越的安全性、可預測的電源管理和多種速度監(jiān)控。

OneWireless的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡符合ISA 100標準，可靠性和易用性更高，不存在與其它無線標準相關的安全問題，可支持多種工業(yè)協(xié)議并能高效工作。系統(tǒng)維護簡便易行，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)勢之外，還可降低工廠基礎設施投資，進而顯著提升投資回報率。

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

Valero在實施OneWireless解決方案的過程當中積累了寶貴的經(jīng)驗。比如，采用無線技術之后縮短了電纜管道長度，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。實施之前的現(xiàn)場調研事實上對于FDAP布置同樣至關重要。

Valero計劃在威爾明頓煉油廠安裝六個通用I/O變送器用于門控，同時利用無線技術對焦炭塔排氣閥進行監(jiān)測。此外，該廠還將作為采用冗余WDM和冗余容錯以太網(wǎng)（FTE）的OneWirelessR220版本的測試現(xiàn)場。

挑戰(zhàn)

在當前全球經(jīng)濟形勢下，制造廠面臨提高流程效率和盈利能力的壓力。改進、自動化及擴展需求存在于企業(yè)從運營到維護的各個環(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，操作人員常需進行多點監(jiān)測，涉及料位、流量、壓力和氣體檢測等多項應用。在這些應用的測量裝置安裝成本當中，電纜管道及配套鋪設工程占到高達 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)升級中再添加了TDC 3000設備，并將舊的操作員站升級至Experion PKS，采用全新HMI界面、ICON操作站和Experion服務器。目前該廠正在遷移至C300控制器環(huán)境，將通過該環(huán)境來實現(xiàn)調和控制應用。

最早引入無線技術時，Valero安裝了第三方無線點對點系統(tǒng)，用于對過程監(jiān)控功能進行擴展。初嘗無線優(yōu)勢之后，公司開始尋求借助OneWireless R120解決方案來改進相關功能。Honeywell先是安裝了無線變送器和多功能節(jié)點，之后再將系統(tǒng)交付給煉油廠工程師，由他們來執(zhí)行擴展和日常維護。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強度問題，以及難度頗大的多功能節(jié)點的編程等等。

解決方案

2012年8月，Valero對OneWireless R120進行了升級，開始啟用 R200版的最新功能。升級操作由FDAP取代了原來的多功能節(jié)點，提高了系統(tǒng)的可靠性和連接性，提供基于網(wǎng)絡的直觀用戶界面，并通過工業(yè)標準協(xié)議允許無線網(wǎng)絡與DCS系統(tǒng)進行集成。實踐表明，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，新版無線設備在工作中也更加穩(wěn)健可靠。

OneWireless 現(xiàn)場設備接入點（FDAP）

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

30 個無線變送器；

11 個 FDAP；

2 個與 DCS 連接的FDAP；

WDM，通過串行Modbus 與Honeywell DCS連接。

FDAP在OneWireless基礎架構中承擔路由職責，使用戶能夠將無線設備連接至控制網(wǎng)絡并路由現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還可為現(xiàn)場儀表構建ISA100無線網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)儀表之間的通信，并將消息從鄰近現(xiàn)場設備路由至過程控制應用程序。

WDM作為網(wǎng)關和安全管理器，確保現(xiàn)場儀表和工廠網(wǎng)絡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知識的過程和現(xiàn)場儀表工程師能夠快速設置無線系統(tǒng)。這種方法可縮短對無線設備網(wǎng)絡進行調試、監(jiān)控和故障排除需要的時間。

摘自《自動化博覽》2015年8月刊