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(fù)雜工藝,可同時調(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。
霍尼韋爾是一家財富100強之一的多元化、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?;裟犴f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(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。集團旗下還包括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)實施工業(yè)無線基礎(chǔ)架構(gòu),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(shè)施包括Honeywell無線設(shè)備管理器(WDM)、現(xiàn)場設(shè)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(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(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)和高級應(yīng)用當(dāng)中,同時與其它聯(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)的動因其實顯而易見。借助無線網(wǎng)絡(luò)可對大部分遠(yuǎn)程和難以到達(dá)的位置進(jìn)行測量,無需中斷工廠的正常運轉(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,對于不宜采用有線變送器的項目,實踐證明無線技術(shù)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(yù)測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(chǔ)設(shè)施投資,進(jìn)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(guān)鍵過程監(jiān)控應(yīng)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(yīng)對不斷變化的情況,并收集必需信息以進(jìn)行流程優(yōu)化。
Valero在實施OneWireless解決方案的過程當(dāng)中積累了寶貴的經(jīng)驗。比如,采用無線技術(shù)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(diào)研事實上對于FDAP布置同樣至關(guān)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(shù)對焦炭塔排氣閥進(jìn)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(dāng)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(jìn)、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(jìn)行多點監(jiān)測,涉及料位、流量、壓力和氣體檢測等多項應(yīng)用。在這些應(yīng)用的測量裝置安裝成本當(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)升級中再添加了TDC 3000設(shè)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(wù)器。目前該廠正在遷移至C300控制器環(huán)境,將通過該環(huán)境來實現(xiàn)調(diào)和控制應(yīng)用。
最早引入無線技術(shù)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(jìn)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(jìn)相關(guān)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(jìn)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(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)場設(shè)備接入點(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(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)場數(shù)據(jù),還可為現(xiàn)場儀表構(gòu)建ISA100無線網(wǎng)絡(luò),從而實現(xiàn)儀表之間的通信,并將消息從鄰近現(xiàn)場設(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知識的過程和現(xiàn)場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間。
摘自《自動化博覽》2015年8月刊