自动化技术应用及发展.ppt

1、自动化技术在石化行业的应用 与发展趋势,SSEC 中石化上海工程有限公司李冰上海，2011年6月15日,SSEC 中石化上海工程有限公司,标题,一、前言 二、新建大型一体化石化装置自动化水平 三、现场总线技术的应用现状 四、工业无线网络技术发展和应用现状 五、其他自动化技术 六、结束语,SSEC 中石化上海工程有限公司,一、前言,1.1我国石化行业现状和发展趋势 石化工业作为基础能源和原材料产业，已成为国民经济发展中的重要支柱产业。在十一五规划重点建设的项目就有茂名、福建、独山子、天津、镇海、武汉、抚顺、四川等8个百万吨级乙烯厂。2010年底，我国的乙烯产能已达到1800万吨，成为世界第二石化

2、大国。 我国虽然是世界上石油化工生产大国，但总体来讲集约化程度不高，能耗、物耗偏高，不符合低碳经济、绿色经济的发展要求。由于石化工业的产业链长，能带动相关产业面广，目前国家经济发展对石化产品需求依然较大，许多地区将石油、石化、煤制烯烃项目作为带动地区经济的发展重点。 在国家各项鼓励和扶持政策的大力推动下，我国石化行业发展迅猛，向着大型化方向发展。国家发改委明确提出：新建炼油项目产能应在800万吨以上；新建乙烯项目产能应在80万吨以上；新建PX项目产能应在70万吨以上的规模要求。中石化科技发展部提出：新建项目要符合“大型化，一体化，高科技”的方针。,SSEC 中石化上海工程有限公司,一、前言,提

3、高石化企业集中度可以有效的控制成本，合理调配资源。通过石化生产装置互联、上下游产品互供、管道互通，实现产品项目一体化、公用辅助设施一体化、管理控制一体化。达到安全环保、节能降耗的目标。提升在充满激烈竞争的国际市场的竞争力。 大型石化企业正积极推进“石油化工智能化生产技术”应用，包括：企业资源规划系统（ERP）、生产运营管理系统（MES）、先进过程控制/实时优化（APC/RTO）、分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等，集石化业务规划决策优化、计划方案优化、调度优化和在线闭环控制优化于一身。 以自动化技术、信息技术和现代管理技术相结合提升石化传统行业的综合竞争力，是石化行业的发展趋

4、势。近期国内新上的大型石化项目都具有规模化，一体化、智能化和清洁化的特点。 。,SSEC 中石化上海工程有限公司,一、前言,1.2过程自动化技术的发展状况自动化仪表和控制系统的发展与电子技术、计算机技术、网络技术的飞速发展是分不开的。其发展经历了基地式仪表、单元组合仪表、组装式仪表、分散型控制系统，并发展到现场总线和无线控制系统。气动单元基地式仪表-第一代；420mA等电动模拟信号指示控制仪表-第二代；数字式单回路指示控制仪表-第三代；70年代中期以来的集散型控制系统DCS-第四代；,SSEC 中石化上海工程有限公司,一、前言,现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统： 一方面，突破了DCS系

5、统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的网络协议，克服了封闭系统的缺陷； 另一方面，把DCS的集中与分散相结合的集散系统架构，变成了全分布式新型结构，把控制功能彻底下放到现场。 开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。一般把现场总线系统称为第五代控制系统。 近一两年来，随着工业无线网络技术的发展和成熟，无线仪表和控制系统又为我们描绘了新的应用前景，是否能称为第六代控制系统，我们将拭目以待。此外，功能安全技术的发展、各种先进的控制对策和解决方案的推出，都为石油化工企业朝着大型化、一体化、智能化和清洁化等方向发展提供了保证。,SSEC 中石化上海工程有限公司,一、前言,自动

6、化仪表发展历程：,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,为满足一体化装置的需求，达到集约、资源共享的目的，自动化系统和仪表选型解决方案随着石化行业发展的需要不断更新。而计算机技术、网络和信息技术以及仪表自动化技术的不断成熟和高速发展，为一体化石化装置实现安全/稳定/长周期低耗运行提供了可能。 自动化仪表的系统设计和应用理念与传统模式相比发生了相当大的变化，它提出了自动控制和信息管理一体化的全厂自动化智能解决方案，从而改变了以往企业的生产过程控制和管理模式。 从工厂操作，管理，维护的角度出发，要求过程控制系统和信息管理系统的设计具有开放性，经济性，互操作性和可维

7、护性的特点。 从功能和风险控制的角度出发，要求系统的设计具有可靠性，分散性和可用性的特点。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,通过生产操作自动化，经营管理信息化，实现从原料选择，采购，生产加工过程到化工产品仓储、物流全过程的控制和管理，实现企业利益的最大化。自动控制和信息管理系统的总体解决方案，一般分为三个层次，即过程控制层，以集成控制系统（PCS）为代表；生产运行管理层，以制造执行系统（MES）为代表；生产经营管理层，以企业资源计划（ERP）为代表：,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,生产运行管理层 以生产过程制造执

8、行系统（MES）为代表，主要内容包括：生产成本控制、生产计划与调度、操作管理、油品储运、油品调和与发运、物料平衡、能耗管理、计量管理、收率管理及实验室数据管理系统（LIMS）等。其核心是生产成本控制。 MES以生产综合指标为指导，分解生产计划，执行优化的调度方案，对生产过程进行优化操作控制。将过程控制层送上来的数据进行必要的处理，形成企业统一的生产数据平台，为准确决策提供依据。 生产经营管理层 以企业资源计划（ERP）为代表的生产经营管理层，主要内容包括：财务管理、供应链管理（ SCM）、采购管理、销售管理、经营计划管理、人力资源管理、绩效考核管理、工厂维修管理、文档管理、办公自动化（OA）及

9、互联电子商务（EC）平台等等，其核心是企业财务管理。 ERP集成了企业的关键信息和核心数据。应用ERP理念、方法和技术，建立以财务为核心、一体化的经营管理平台。以成本控制为中心，实现物流、资金流和信息流三流合一，做到信息无缝、透明和资源共享。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,过程控制层 大型石化一体化装置通常由十多套工艺装置及相关配套公用工程和辅助设施组成。这些工艺装置和配套单元通过一套集成的过程控制系统（PCS）实时监控生产操作、原料及产品储运、公用工程和产品质量等全过程，并使生产操作安全、可靠、灵敏、稳定及优化。PCS的操作站设置在联合中央控制室内，

10、控制器和过程接口设置在各工艺装置的现场机柜室内。采用以太网、OPC的通信方式将过程控制层和管理层（包括生产运行管理和企业经营管理）集成为一个整体。在过程控制层设置共享的实时数据库为管理层的关系数据库提供生产数据。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.3某乙烯工程控制与信息管理系统总体架构,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,PCS设计的总目标 为生产过程提供稳定、可靠、高质量的参数监测、控制、报警、联锁、先进控制和实时优化策略及硬件设备； 采用先进的控制系统为企业提供每个生产装置、公用工程和辅助设施的生产运行状况、产

11、品产量及质量、原料和公用工程消耗等报告； 自动化系统具有高可靠性、可用性及可维护性，使由仪表、仪表保护系统及控制系统故障引起的装置非计划停车减至最少； 将全部仪表设备维护信息集成，包括仪表设备运行历史分析、维护计划、库存控制及采购； 为企业的安全、健康、环保、节能提供可靠保证； 为企业提供最好的操作员培训和支持系统； 为MES和ERP提供工厂管控一体化的过程控制和经营管理的实时数据库平台，做到信息透明、资源共享，为生产和营销决策提供可靠的依据。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,分散型控制系统DCS DCS除完成各装置的基本过程控制、操作、监视、管理之外，

12、同时还完成顺序控制、批量控制、一般工艺联锁，以及部分先进过程控制策略。 DCS中央处理器（CPU）卡，控制及关键I/O卡、通信卡及网络、电源卡等将采用冗余配置。 DCS系统的操作站、打印机、数据存贮设备、工程师站及其它操作终端等安装在中央控制室CCR内；CCR内设一套公共的软件/硬件平台及接口用于连接管理信息系统，设一套公共的工程师站用于软件组态、维护、故障诊断及开车。 过程控制站等安装在现场机柜室。各控制站根据各装置的具体情况配置冗余的串行通信接口用于连接SIS、CCS、MMS、PLC、PAS等子系统，以及SCADA系统、CCTV系统等。联合中央控制室与现场机柜室之间用双重冗余的光缆连接。,

13、SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.1某乙烯工程联合控制室,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.2某乙烯工程装置系统配置图,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.4 DCS制造商网络架构- Emerson,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.5 DCS制造商网络架构-Honeywell,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,图2.6 DCS制造商网络架构-Yokogawa,SSEC 中石化上海工程

14、有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,安全仪表系统（SIS） 为保证操作人员和生产装置的安全，根据各生产装置不同的特点，重要的安全联锁保护、紧急停车系统及关键设备联锁保护设置SIS系统。 SIS系统按照IEC61508中规定的SIL3级设计。SIS系统采用经TUV安全认证的双重化、三重化或四重化的安全可编程序控制器 PLC。 在中央控制室辅助操作站上设置紧急停车按钮，开关采用硬线接到中央控制室安装的SIS控制器的DI卡，通过冗余安全网络通信到现场机柜室SIS控制器。SIS系统设置在各装置的现场机柜室，各装置独立设置控制器。 SIS系统具有报警事件顺序记录功能(SER)，用双重冗余的光

15、纤电缆连接构成独立的SIS系统SER网络。每一个SER网络配置一台工程师站和一台SER工作站，安装在相应的中央控制室。工程师站用于SIS系统的组态、下装、调试和日常维护，SER工作站用于报警事件顺序的记录。所有的SIS过程变量、过程报警、旁路功能、复位等信号能在DCS操作站上显示。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,压缩机控制系统（CCS） 根据生产装置的需要，设置压缩机控制系统(CCS)，完成压缩机组的调速控制、防喘振控制、负荷控制及安全联锁保护等功能，并与装置的DCS进行通信使操作人员能够在DCS上对机组进行监视和控制。根据工艺过程的控制要求，使压缩机

16、系统在最小流量喘振曲线下维持压缩机最佳的性能和功效。 CCS系统采用三重化或双重化的冗余、容错系统。重要的联锁系统控制元件，或输入信息按三取二的方式设置。CCS的控制站设置在现场机柜室（FRR）。 对于机组控制较简单的装置(如往复式压缩机)，机组的监控可由装置的DCS完成， 机组的安全联锁保护由SIS完成。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,转动设备在线监测系统（MMS） MMS系统用于透平/压缩机和高速泵等主要转动设备参数的在线监控，对转动设备的性能进行分析和诊断，支持转动设备的故障预维护和资产管理。重要运行参数（轴振动、轴位移、转速、键相等）传送到MM

17、S系统，操作人员在管理站上直接读取转动设备运行参数，在线诊断分析结果。 对于其他转动设备，运行参数通过便携式数据采集器进行收集，并下载到MMS系统中。 MMS系统的信息应能被工厂管理网查询。MMS系统的信号输入卡和数据处理器安装在机柜室FRR中，服务器和工作站安装在中央控制室CCR。各FRR之间和相对应的中央控制室的MMS系统硬件通过冗余的光纤电缆进行数据通信，构成MMS局域网。 MMS系统中用于工艺操作的数据，以通信方式传送至DCS系统或CCS系统；用于设备联锁保护的数据，通过硬接线的方式传送至SIS系统或CCS系统。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,

18、过程控制计算机系统（PCCS）PCCS系统用于实现先进控制（APC）和实时优化（RT-OPT）策略。其数据来源于DCS的实时数据库。通过采用先进控制和实时优化控制策略，改进过程控制品质、优化生产操作、提高装置的稳定性，同时可使装置接近于工艺边界条件下操作运行，提高装置的处理量、产品质量和产品收率、降低能耗、实现装置经济效益最大化和提高管理水平。目前该系统在新上装置上应用不多，主要是受投资成本的限制。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,操作员培训仿真系统（OTS） 操作员仿真系统已越来越被人们所重视，用于操作员培训，以提高其技术水平。甚至可利用仿真系统来分析

19、生产过程中存在的问题及论证工艺技术方案等。 OTS系统培训操作人员如何使用DCS系统操作生产装置。包括开车、正常生产、正常停车、紧急停车、工艺切换和负荷调整等。并对操作人员的操作技能给以评估。 OTS系统使用独立的内部局域网，网络节点包括仿真计算机、教学工作站、培训操作站和外围设备等。 OTS系统提供培训操作软件，开发和维护仿真模型，进行DCS系统组态。教学工作站软件可以建立表格、画面和趋势显示，并能跟随模型的仿真变量进行变化。 培训操作站具有与DCS操作站相同的操作功能。OTS系统与DCS系统组态相同，包括仪表位号、数据、报警、量程、回路说明等。OTS系统仿真模型的流程图和趋势画面与DCS系

20、统相一致，并提供诊断DCS系统故障的软件。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,仪表设备管理系统(AMS) 该系统主要用于对智能仪表设备的远程组态、调试、故障诊断和动态管理,达到故障预维护和资产管理的目的。是全厂性的维护和故障诊断系统的一个组成部分。它具有与第三方软件的接口，用于高级的现场设备诊断、性能监视和制订维护、测试的计划。AMS服务器设置在中央控制室，与相应的DCS系统局域网或HART协议接收器通信连接，同时与信息管理网通信连接。采用该系统仪表维护人员可进行针对性的仪表维护，大大减少由于仪表突发故障对装置运行的影响。,SSEC 中石化上海工程有限公司

21、,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,操作数据管理系统（ODS）该系统主要用于运行实时数据库（RTDB），记录从DCS及其他系统传输来的数据，储存长周期历史数据。ODS提供完善的应用软件工具，使系统数据能够方便存取和制作报表。ODS的一些应用软件，利用历史数据提高装置可操作性和故障诊断性能。该数据库连接工厂信息管理网，为工厂运行、计量、计划调度、成本控制、生产维护、商务和经营管理等服务。 设备包控制系统（PLC）用于相对比较独立或特殊的大型设备包的控制监视和安全保护。原则上每个设备包采用独立的设备包控制系统PLC。与DCS系统进行数据通信，操作人员能够在DCS操作站上对设备包的运行进行监视与

22、操作。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,罐区数据采集系统(TDAS) TDAS系统是工厂罐区数据采集和管理系统，提供储罐液位监视、报警，储罐各个高度的温度和液体密度信息，并通过内部计算将测量的液位值自动转换为体积值或质量值。 TDAS系统提供与现场液位仪表、温度仪表、密度计的接口单元，产生相应的报警信号，防止液体溢出，造成人身伤害、环境污染和工厂事故。 TDAS系统的接口单元安装在罐区FRR中，管理和维护与现场仪表设备的通信，并提供与DCS系统通信的标准接口，以及与控制中心TDAS系统设备连接。 TDAS系统的工程师站和服务器安装在中央控制室。TDAS与

23、DCS系统通信连接，在中央控制室的DCS系统的操作站上显示储罐数据并存贮至历史数据库。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,计量数据采集系统(MDAS)MDAS系统用于贸易交接和厂际交接的能源、物料计量数据采集和管理系统。MDAS系统由数据采集、网络传输和数据应用三个层面组成。 数据采集层主要是由现场仪表和计算机系统组成，计算机系统通过相应软件（数据采集系统）实现计量仪表数据的采集和处理。网络传输层采用网络技术将现场数据采集计算机（采集站）连接起来，构成一个计算机网络，并通过网络服务将所有采集数据进行集成，形成系统数据库，向应用系统提供数据共享。数据应用层包

24、括数据采集服务器、数据发布服务器、工程师操作站组成的局域网及应用软件。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,在线分析仪系统（PAS）复杂的在线分析仪带有网络通信接口，能够接入工业以太网（TCP/IP协议）构成在线分析仪系统；同时通过串行通信接口（MODBUS-RTU）与DCS 进行数据通信。 在线分析仪参与控制或计算的输出信号为4-20mA DC，通过硬接线方式与DCS系统相连；显示信号可通过RS485通信方式接入DCS系统。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,气体监测报警系统（GDS） 生产装置公用工程及辅助设施内可能

25、泄漏或聚集可燃、有毒气体的地方，分别设有可燃、有毒气体检测器，并将信号接至GDS系统。 新国标GB50493石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范的发布，区别于原SH3063的是不再要求可燃气体和有毒气体检测报警系统独立于过程控制系统独立设置。 目前新建的大型石化项目的可燃和有毒气体报警系统GDS，都与DCS合为一体。在系统配置上，GDS信号输入采用独立的DCS卡板，通过DCS操作站对装置区内检测到的可燃、有毒气体浓度信号进行监视，对越限信号进行报警。现场可燃、有毒气体检测采用变送器方式。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,集成控制系统的实施策略采用主

26、自动化系统供应商MAV策略是大型石化项目建设的最佳选择。 将全厂控制系统分为DCS、SIS、CCS、MMS等，每个工作包包括系统硬件、软件和配套辅助仪表设备及相应的工程服务。统一询价、公开招标，确定各工作包合同供货商，形成各工作包的统一框架协议。 采用MAV模式，使一体化工厂的各控制系统集成在统一网络构架下，全厂集成自动化系统标准化、规范化，降低主控制系统的采购成本，减少库存的备件种类，即使有多个国外、国内工程承包商(EPC)共同合作，项目执行和实施依然进程有序、进度可控。减少管理风险，加快建设周期，有效利用资源。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,仪表选

27、型 智能仪表 具有HART通讯功能的智能仪表和阀门定位器被广泛采用。通过智能变送器、智能阀门定位器和其他智能仪表与DCS/AMS组成全厂仪表统一管理系统，对现场仪表的维护、维修及管理大有好处。 质谱仪 随着质谱仪技术的日趋完善及其固有的技术特点和其在某些应用场合的优势，性能/价格比逐渐得到认同。以往如分析裂解炉出口裂解气成份，利用其分析值直接参与裂解炉APC控制。但由于色谱受分析速度及分析组份的限制，使优化控制模型的正确运行受到制约。同样分析一个流路的裂解气，分析出的成份更多而且速度却比色谱仪快15倍，精度更高，更接近实时。单台质谱流路多达32、64、128个，可替代多台色谱，使维护工作量下降

28、，综合价格降低。,SSEC 中石化上海工程有限公司,二、新建大型一体化石化装置自动化水平,仪表选型 平衡流量计 平衡流量计对传统节流装置进行了极大改进，在一块孔板上设计了多个函数孔，具有平衡调整流场的显著特征。具有精度高、压损小和直管段要求小的特点。目前受成本的制约，只是在一些应用场合尤其是直管段小的场合，选用较多。 防雷抗浪涌 由于目前关于仪表设计的防雷规范尚未发布，设计上通常在装置防雷保护区外（如：罐区、污水处理场等开阔地区）设置的仪表设备，考虑在现场仪表侧和控制系统侧加装浪涌保护器（SPD）。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,现场总线技术是20世纪80年代在

29、国际自动化控制领域兴起的一项突破性技术。它集网络技术、通信技术、计算机技术、智能化仪表技术和自动控制技术之大成，组成双向、多节点、全数字的开放式通讯系统。根据IEC 61158定义，现场总线（Fieldbus）是“安装在生产过程区域的现场设备（仪表）与控制室内的自动控制装置（系统）之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线”。现场总线是面向工厂底层自动化及信息集成的数字化网络技术。基于这项技术的自动化系统称为现场总线控制系统FCS（Fieldbus ControlSystem）。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,国际上现有40多种现场总线，但影响较大的主要有FF、

30、Profibus、 CAN、lonWorks等。围绕着现场总线技术的标准化，世界上各大厂 商展开了激烈竞争，并主要形成了FF和Profibus两大阵营。国内大规模采用现场总线的石化装置都以基金会现场总线FF为主。采用现场总线技术时，PCS系统的核心为现场总线控制系统FCS，即支持基金会现场总线(FF)技术标准的分散型控制系统。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,FF现场总线控制系统（FCS）是继分散控制系统（DCS）之后的新一代控制系统，是过程控制领域的一个重要分支，其设计理念更适合大规模、集约化、智能化、管控一体化的工厂： FCS具有开放性、互操作性和互用性； F

31、CS具有现场设备智能化和功能自治化； FCS具有功能高度分散化； FCS具有高准确性和高可靠性； FCS可节省安装材料和减少调试工作量； FCS可节省维护费用，使系统生命周期成本降低； 网段电缆总长度：1900m、分支电缆长度：1120m ，可挂接台 仪表设备（目前工程应用16台）。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,目前现场总线技术（FF）在大型石化项目中采用与DCS共存的方 案，一般原则如下：模拟监视回路、单PID调节回路应采用FF现场总线技术； 串级调节回路的主PID回路在DCS中实现，副PID回路在现场总线（I/P定位器）中实现； 复杂调节回路、关键调节回路

32、信号宜由FF现场总线通讯到DCS,PID调节算法由DCS实现； SIS、FGS、CCS、MMS、PLC等系统和成套设备包控制系统不采用FF技术； 非SIL的逻辑功能（如工艺联锁、顺序控制、批量控制和马达监控等）在DCS中实现，非SIL的ON/OFF阀的阀位信号可采用FF技术通讯到DCS； 需高速处理的回路（如转速调节回路、防喘振调节回路等）不采用FF技术；。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,目前尚无符合FF技术产品的部分特殊仪表，如在线分析仪、脉冲输出流量计、放射性仪表、特殊液位计、转速仪表、振动/位移仪表及称重仪等。,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总

33、线技术的应用现状,SSEC 中石化上海工程有限公司,三、现场总线技术的应用现状,受现场总线技术发展的制约，前期投运的采用FCS控制系统的装置无论在投资成本、维护成本和运行稳定等方面并未达到人们预期的效果，导致2006年以后开始设计的项目都没有考虑采用现场总线的方案。尽管目前FF技术应用在中国的发展较慢，但随着FF总线技术的不断发展和完善，已大规模应用企业获得的各项控制、管理和经济效果的不断显现，可靠性、稳定性、适用性的不断提高，现场总线技术在石化行业的应用会再上一个台阶。基金会现场总线(FF)在全球已经安装运行了超过60万台现场设备和1万套系统，FF成员发展到了近300家。基于FF的安全仪表系

34、统（SIS）完成了开发，并取得了TV的SIL3认证。,SSEC 中石化上海工程有限公司,四.工业无线网络技术发展和应用现状,两大工业无线网络技术标准已发布： IEC无线HART协议（2007年12月） ISA100.11a标准（2008年10月）两大工业无线技术标准的相继发布，进入2009年以后，无线技术 标准先后进入多家供应商产品，标志着工业无线技术在经过近十年 的研发和较广泛的准备之后已经进入了工业化应用阶段。目前业内尚处在热议、研究探讨和尝试阶段。,SSEC 中石化上海工程有限公司,四.工业无线网络技术发展和应用现状,无线方案的技术优势 1）以无线方式实现与工作站的无缝式通讯: 标准通讯

35、接口； 2）无线方案的架构：系统构成非常简洁，通讯网络搭建非常迅速； 3）智能化的自组织网络，设备自我管理、自我愈合、通讯功能强大； 4）通讯可靠性99.9%、实时数据监控、确保工业级的安全、不干扰现有系统； 5）通讯网络全冗余、2.4GHz公用波段跳频、基于精确时间同步的通讯； 6）本安电池，可以带电插拔，不会产生电火花，适合危险区域的应用。,SSEC 中石化上海工程有限公司,四.工业无线网络技术发展和应用现状,采用工业无线网络技术，可以满足石化项目建设投资省、见效快、维护易、 技术优的综合需要： 石化装置大型化导致现场仪表电缆加长，造成电缆、桥架等配线材料费 用及安装费用均大幅度增加，单台

36、仪表所分摊的材料及安装费用甚至超过了仪表本身费用。而工业无线网络测量仪表能节省大量电缆、桥架、接线箱、端子柜、I/O卡件及配线安装费用，也大大节省了施工安装及调试时间。 工业无线网络测量仪表为全数字化仪表，信号转换及数据通信精度高、速率快，满足石化装置智能化生产，多参数、自诊断、预维护等智能化测量要求。 仪表室外电缆及室内配线的施工安装及调试时间大幅度节省，也就大大缩短了施工周期。大幅度减少了仪表电缆配线，也就大大减少了查线、联校等仪表维护工作量。满足石化装置施工快、易维护的需要。 采用工业无线网络测量仪表，使得石化装置的改扩建变得容易，仪表设计方便（不必考虑电缆、桥架、接线箱、端子柜及I/O

37、卡件等的依托情况）、施工安装快捷、查线及联校简单。,SSEC 中石化上海工程有限公司,四.工业无线网络技术发展和应用现状,根据某罐区项目模拟估算和分析结果： 节省大量电缆、桥架、接线箱、机柜和I/O卡件设备、材料及安装成本；以及相应维护费用； 可节省仪表工程费用达25%30%； 缩短施工周期40%50%以上，大大缩短了施工周期，从而节省了大量人力及能耗； 智能化、自我组织和管理，节省大量的调试时间；实现迅速投运，提高效率； 系统扩展的方便、快捷，增加新的测点非常容易； 系统硬件少，无机柜和卡件，基本不占用控制室的空间； 未来改造无需考虑增加机柜、接线盒、卡件、桥架等，不会破坏工厂的现有状况；设

38、备利旧方便，可自适应、移动改造、可升级。 节省电缆、桥架、接线箱、端子柜等大量安装材料，避免了铜、铝、工程塑料等资源的浪费，避免了这些安装材料及废料处理对环境的影响。,SSEC 中石化上海工程有限公司,四.工业无线网络技术发展和应用现状,面临的技术挑战： 通信方面所面临的技术挑战是如何在工业现场复杂的EMC/RF环境下提供可靠的点对点通信。 当网络规模和复杂性达到一定程度，网络性能如何达到工业实际应用的要求。自组织和自愈能力如何满足网络结构改变。 针对工业自动化领域的安全需求，在加密强度、密钥管理、防侵入等方面还面临网络安全方面严重的挑战。 面对严酷的化工现场，随着使用时间的推移，仪表供电电池

39、的实际寿命是否能达到理论寿命提供的指标。-尽管供应商从理论上对以上担忧给予解释，但目前还没有在装置内应用的经验。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,物流仓储自动化控制系统（LACS）国内石化企业在物流仓储监控和管理方面要求还不是很高，在工程设计中没有涉及过这方面的内容。在海外项目中，成品包装单元（PHU）要求采用物流仓储自动化控制系统（ LACS ）又称物流仓储管理系统LMS）。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,物流系统：指在一定的时间和空间里，由所需输送的物料和包括有关设备、输送工具、仓储设备、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功

40、能的有机整体。随着计算机科学和自动化技术的发展，物流控制管理已从简单的方式向自动化管理演变。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,LACS设计思路和面对的对象完全不同于过程控制，它必须从整个供应链的角度考虑，系统思考，整体设计。LACS系统实现从物料包装，入库，出库，装车，卡车进出厂门禁等整个物流和仓储全流程的操作管理，这种无纸化物料分类物流库存管理，提高了物流操作的效率、正确性和可追溯性，及市场要求的适应性。LACS除配置一系列的监控和管理软件和硬件外，还包括：包装区内配置无线网络终端器、条形码打印机、扫描枪、带移动终端叉车、仓库监控用检测器等自动化硬件设施。LACS 系统

41、与生产装置的DCS系统、粒料输送系统PLC之间进行通信，使生产和仓储之间协调运行，LACS系统与工厂门禁系统关联，获取运输卡车的进出信息。此外LACS系统还与工厂的管理系统进行通信，融入企业资源管理系统ERP。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,安全仪表回路SIL评估和验证技术 国际上，功能安全技术的基础标准IEC61508早已在欧美日等发达国家成为安全领域的强制性实施标准。过程工业领域安全仪表系统的功能安全国际标准IEC61511同样成为国际过程工业领域工程项目实施和应用的指导性标准。 在我国，IEC61508、IEC61511对应的国家标准GB/T20438、GB/T2

42、1109，于2007年12月1日正式实施。 石化工业中，随着以人为本、HSE理念的不断深入，企业对生产过程生命周期的安全仪表系统功能安全越来越重视。 用来执行仪表安全功能（SIF）的安全仪表系统，其仪表和系统怎样的最低标准和性能水平配置才能达到功能安全等级指标SIL？是我们最为关注并希望解决的问题。 仪表系统安全功能（SIF）目标失效量确定，是基于对对象的危险和风险分析。由风险分析小组采用一定的风险分析方法，经过一系列的分析步骤后形成的分析结论。由此产生对安全仪表系统的功能安全完整性SIL的要求。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,根据SIL等级要求，合理配置现场传感器Se

43、nsor、最终执行元件 Final lemen逻辑运算器(Logic solver)，并验证其功能安全级别。SIS安全仪表系统的配置，必须综合考虑现场检测器、逻辑运算器和执行机构三方面内容。并不是仅仅考虑PLC系统及其相关卡板是否达取得SIL相应的级别认证。在对SIS进行设计时，根据行业规范/业主的功能安全策略/采用基于IEC61508的安全计算软件进行计算，以进一步验证初步方案的合理性、 正确性；并进行不同的方案比对，向用户推荐一个既能满足安全完整性等级（SIL）要求，又经济可行的配置方案。使安全和经济两方面达到最大化平衡。,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,安全联锁回路

44、PFD的计算主要基于以下考虑：-通过冗余或多样性配置实现的子系统表决方式 -根据IEC61508第二部分系统架构约束条件确定子系统类型 -失效率 -诊断覆盖范围DC -子系统的平均修理时间MTTR -离线验证试验间隔TI,SSEC 中石化上海工程有限公司,五、其他自动化技术,某装置SIL验证报告：,SSEC 中石化上海工程有限公司,五.结束语,基于石油化工智能化生产技术需求，为满足石油化工需求的自动化技术发展主要体现在以下几方面： 1）满足石油化工企业健康、安全、环保、节能的需要； 2）生产过程自动化与企业生产、经营管理信息化、一体化； 3）生产过程测控技术的数字化、网络化； 4）节能型仪表和环保用监控仪表； 5）SIL认证仪表； 6）工业无线技术仪表； 7）各种针对企业优化控制和管理的解决方案软件包； 8）针对石化行业的聚合物仓储物流自动化管理系统集成； 9）安全仪表系统评估、验证技术。,SSEC 中石化上海工程有限公司,谢 谢!,