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案例頻道一、全廠自動化控制系統和通訊系統概況:
1. 工藝裝置概況
中海殼牌石化聯合工廠包括乙烯裂解裝置（LOP）、苯乙烯單體/環氧丙烷聯合裝置（SMPO）、環氧乙烷/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、發電等公用工程設施、儲運設施以及廢液處理和環保設施。
2. 自動控制系統概況
基于工藝裝置對自動控制系統的要求，按照全廠的總體規劃，中海殼牌石化聯合工廠共設置了3個中央控制室（CC1，CC2 和LC）、14個現場輔助控制室（FAR）。中央控制室與現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/環氧丙烷聯合裝置、環氧乙烷/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，對工藝裝置的安穩長滿優運行、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：
1）. 集散控制系統 （DCS）。
2）. 儀表保護系統 （IPS） 。
3）. 火災及（可燃/有毒）氣體報警系統 （FGS）。
4）. 資產管理系統 （AMS）。
5）. 物流自動化控制系統 （MAS）。
6）. 操作數據管理系統（ ODS）。
7）. 操作員培訓仿真系統 （OTS）。
8）. 轉動設備數據采集系統 （RDAS）。
9）. 分析儀管理及數據采集系統 （AMADAS）。
10）. 罐區數據采集系統 （TDAS）。
11）. 貿易計量系統 （CTS）。
12）. 馬達操作閥 （MOV）。
13）. 實驗室信息管理系統 （LIMS）。
14）. 電網監視和控制系統 （ENMCS）。
15）. 智能馬達控制系統 （IMCC）。
16）. DCS Anywhere等。
DCS 與其它系統之間采用MODBUS通訊進行數據傳輸和信息共享。中海殼牌石化聯合工廠的控制系統有大約60000個輸入/輸出 （I/O） 點，共使用了16000個左右的FF現場總線設備，大約3000個FF網段（Segment）。該現場總線控制系統是迄今為止世界上最大的基金會現場總線控制系統。
3. 全廠通信系統概況
全廠設置了如下通訊系統
1）. 電話系統（PABX）。
2）. 無線電系統（Radio System）。
3）. IT 網絡（IT Network）。
4）. 光纖網絡（FOCN）。
5）. 門禁系統（Access Control System）。
6）. 閉路電視系統（CCTV）。
7）. 主時鐘系統（Master Clock）。
8）. 無線通信系統（Wireless）。
9）. 廣播系統（PA/GA）。
10）. MET 等。
二、現場總線技術的應用
1. 什么是現場總線
現場總線是在智能測量和控制設備之間的數字、雙向、多站式的通信鏈路，它以局域網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用提供服務。現場總線不僅是一條總線，它同時還是一個系統。現場總線傳輸的信號是數字信號，現場總線技術是對自動化儀表和控制系統的一場革命。
2. 現場總線與傳統常規儀表的主要區別
3. 現場總線的優點
采用現場總線的優點不僅僅是節省電纜，最主要的是現場總線設備的自診斷和故障預警信息有利于及時發現故障，使故障未發生時就能得以消除，故障發生時能及時定位、及時處理，有效地節省裝置的運行費用和維修費用。例如：調節閥的詳細自診斷信息中包含了閥門的磨損信息，所有調節閥的狀況可以一目了然，從而可以減少大修時拆卸調節閥的數量。
現場總線的優點具體體現在：
a. 現場總線采用全數字通信技術，全數字信號傳輸時不易受外界干擾，有利
于提高系統的可靠性。
b. 采用標準化功能模塊。
c. 故障自診斷。
d. 冗余和容錯技術。
e. 智能診斷和管理技術。
f. 故障隔離技術。
4. 現場總線的應用
為了確保現場總線在中海殼牌石化聯合工廠的成功應用，在技術上對相關的技術參數做出了嚴格的規定。具體規定如下：
a. 控制功能在DCS中實施，而不在現場設備中實施。
b. 一個網段最多只能掛10個現場設備，并且其中的20%為備用。
c. 同一控制回路的設備盡量分配到同一網段。
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. 宏循環周期時間：1000毫秒。
g. 用ALF111作為鏈路活動調度器（LAS）。所有現場設備都是基本型。
h. 每個網段的耗電不超過350mA， 每個設備所需電流不超過30mA。
i. 在設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. 現場設備的連接采用了雞腳式拓撲結構：
三、現場總線系統的維護和管理：
現場總線在中海殼牌石化聯合工廠于2005年底一次投用成功，至今已經安全平穩可靠運行了兩年多時間了，現場總線在全廠的應用提高了系統的先進性和自動控制水平，大大降低了裝置的維修費用，達到了預期的目的。從現場儀表和控制系統的維護的角度， 我們有如下體會：
1. 設備與控制系統之間的通訊協議與傳統儀表不同， 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現場總線使得預防性維護成為可能， 從用戶的角度來看， 這是現場總線最吸引人之處。在FF現場設備真正出故障之前可以發出維護請求信息，并提醒儀表維護人員進行維護。在FF現場設備真正出故障之后可以發出故障的詳細診斷信息，來自FF現場設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場設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 現場設備時，必須考慮FF現場設備的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現場設備時，應要求廠家帶DD File.或從網上下載DD File. 而常規儀表的更換，沒有這方面的問題。
4. 在更換FF現場設備時，需要從DCS對現場設備進行Download，而傳統的常規現場儀表的更換，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現場設備在現場安裝之前， 要將Device Tag, Node Address, Device Class 設置正確。
6. 在現場設備移位時以及在增加新的FF現場設備時，必須得考慮FF接線箱的位置。因為現場設備的位置對將其接到哪個Segment以及DCS系統的組態會產生直接的影響。而常規儀表的位置，對DCS系統及其組態沒有任何影響。
7. 任何事物都有一分為二的兩個方面（Every coin has two sides），FF 現場總線設備與控制系統的全數字通訊，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，使得其與傳統的常規儀表比較而言，其報警數量大幅上升。這點類似于從原來的模擬手機到現在的數字手機，數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，與傳統的常規儀表相比較而言，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場儀表工作狀況進行診斷、檢查，以及改變現場儀表的工作狀態，對現場設備進行在線診斷和維護。
四、中海殼牌石化聯合工廠控制系統的先進性：
中海殼牌石化聯合工廠自動控制系統的先進性主要體現在如下幾個方面：
十分成功地使用了現場總線技術?，F場總線（Fieldbus） 的應用實現了從模擬通訊到全數字通訊的轉變， 大大地提高了系統的先進性、開放性和抗干擾能力。中海殼牌石化聯合工廠是世界上規模最大的現場總線項目，共采用了16000個現場總線設備。
全廠自動控制系統高度集成。DCS （集散控制系統）與IPS（儀表保護系統）、FGS（火災和可燃/有毒氣體報警系統）、MAS（儲運自動化系統）、TDAS（罐區數據采集系統）、RDAS（轉動設備數據采集系統）、AMADAS（分析儀表數據采集及管理系統）等系統的高度集成，實現了信息資源共享。減少了人機界面的數量，使得操作人員得以精簡。
資產管理系統（AMS）的應用，使得預防性維護（Proactive Maintenance）成為可能。有利于節省維修費用。
事件順序記錄（SER）系統和時鐘同步系統的應用，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 系統的使用，可以有效、真實地評估操縱人員的操縱水平。
操作數據管理系統（ODS）為裝置的物料平衡和燃量平衡計算提供了平臺，并為日后的優化控制（APC）打下了基礎。
DCS Anywhere 系統的成功應用，使得技術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裝置進行監視。對生產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，使得產品銷售從訂單到裝船/裝車全過程實現了自動化。
在項目實施階段，INTools Database與DCS間的直接數據轉換， 大大的縮短了DCS組態時間， 并減少了人工Key In 時的人為錯誤。
FF現場總線的使用在減少現場電纜數量的同時，也減少了接線端子柜 MDF的數量， 進而減少了FAR的占地面積。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號