化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子CPU319-3PN/DP集成商快速響應(yīng)市場變化的需求,，如何早于競爭對手將新產(chǎn)品推向市場,，如何增加工廠的靈活性和透明度,，如何節(jié)約成本、降低能耗,，一直以來,，都是企業(yè)孜孜不倦追求的目標(biāo)。這些任務(wù)看似艱巨,，但并非是不能夠完成,。簡而言之，這些目標(biāo)都可以通過西門子產(chǎn)品,、解決方案,、服務(wù)及我們在各行業(yè)的專業(yè)技術(shù)來實現(xiàn)。“工欲善其事,，必先利其器”,，西門子產(chǎn)品毫無疑問是工業(yè)用戶的優(yōu)秀選擇。在撫順石化“千萬噸煉油,，百萬噸乙烯”項目中,，西門子以其DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案和性能優(yōu)良的自動化儀表為項目的順利運行提供了堅實的基礎(chǔ)。
“千萬噸煉油,，百萬噸乙烯”項目
“千萬噸煉油,，百萬噸乙烯”項目是一個特大型煉油化工一體化項目，項目集中原油加工,、煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造工程,、100萬噸/年乙烯技術(shù)改造工程、熱電廠“以大代小”擴能改造工程及配套項目,、石油一廠新區(qū)和化塑廠搬遷工程,，是分別立項又相互聯(lián)系的煉油和化工綜合項目。該項目生產(chǎn)流程長,、工藝復(fù)雜,，又有大量易燃、易爆危險裝置,，安全要求*,，對肩負(fù)全廠生產(chǎn)重任的控制系統(tǒng)的性能也提出了更高的要求?？刂葡到y(tǒng)和儀表不僅要采用新的技術(shù),、確保安全可靠，而且需要滿足石油化工特殊工藝過程的技術(shù)要求,，除基本的過程控制和檢測外,，還要建立全廠實時數(shù)據(jù)庫，為廠級計算機信息管理和生產(chǎn)調(diào)度建立基礎(chǔ),。
圖1：中國石油撫順石化公司項目裝置
過程控制與安全控制的融合
面對項目提出的巨大挑戰(zhàn),，西門子利用自己在自動化領(lǐng)域的優(yōu)勢,，依靠具有豐富經(jīng)驗的團隊，為撫順石化的煉化和化工項目提供了節(jié)能降耗,、靈活耐用,，便捷高效的自動化系統(tǒng)和儀表。在控制系統(tǒng)方面,，撫順石化采用西門子SIMATIC PCS 7作為全廠DCS系統(tǒng),，并與S7-400FH系統(tǒng)聯(lián)合使用，構(gòu)成DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案,。
表：自動控制系統(tǒng)概況
為了確保生產(chǎn)裝置的人員和設(shè)備安全,、保證裝置在事故情況下的安全聯(lián)鎖和緊急停車，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生,，項目采用SIS系統(tǒng)對重要裝置進行保護,，并與DCS系統(tǒng)一體化集成。西門子的SIS系統(tǒng)選用具有冗余容錯性的SIMATIC S7-400FH控制器,，內(nèi)置*冗余設(shè)計及自診斷功能,，能對內(nèi)部及外部的故障進行快速而有效的診斷，通過不同的模塊冗余（FMR）方式,，對現(xiàn)場儀表和執(zhí)行裝置進行單模塊,、雙模塊和三重化模塊配置，完成IEC61511安全規(guī)范規(guī)定中的安全儀表功能,。這樣SIMATIC PCS 7與S7-400FH系統(tǒng)將基本過程控制系統(tǒng)與安全儀表系統(tǒng)*整合在一起,，這樣既可以減少投資，又可簡化系統(tǒng)設(shè)計,、開發(fā)與維護工作,，且能更好地滿足安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級要求。
上位機系統(tǒng)采用客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu),，其中客戶機用于對現(xiàn)場控制設(shè)備的監(jiān)視和操作,，服務(wù)器可完成生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)記錄與歸檔。操作員站,、工程師站和自動化系統(tǒng)站與控制系統(tǒng)之間采用西門子SIMATIC NET冗余光纖環(huán)網(wǎng)作為通訊網(wǎng)絡(luò),，通信速率高達1Gbps，有效保證了海量數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枨?，在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的某一個節(jié)點出現(xiàn)故障時，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)會在0.3秒內(nèi)重建通訊通道,。
西門子公司提供的高可靠性并且靈活易用的控制系統(tǒng)已經(jīng)幫助撫順石化的常減壓蒸餾,、延遲焦化等裝置陸續(xù)投入生產(chǎn)，產(chǎn)品收率,、質(zhì)量均達到設(shè)計值,，確保工廠可靠,、穩(wěn)定運行。
過程儀表遍布生產(chǎn)流程
控制系統(tǒng)猶如工廠中的“神經(jīng)中樞”,，管理著生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié),。而過程中配備的每一個自動化過程儀表，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)采集等工作,。自動化過程儀表遍布在生產(chǎn)過程中,，就好比是生產(chǎn)過程中的“手足”。自動化過程儀表的性能優(yōu)劣對生產(chǎn)過程具有決定性的影響,。好的過程儀表,，將為企業(yè)帶來更多的收獲與驚喜。
項目總共使用了SIPART PS2智能電氣閥門定位器4000臺,，此外還使用了全集成過程儀表,，包括溫度變送器模塊SITRANS TH300，雷達物位計SITRANS LR460,，音叉物位開關(guān)SITRANS LVS200和音叉液位開關(guān)SITRANS LVL200,，超聲波流量計SITRANS FUS。這些過程儀表在變溫控溫,、流量監(jiān)測,、過程控制中扮演者不可替代的角色，為企業(yè)節(jié)約了成本,，降低了能耗,，實現(xiàn)了項目運行輕松無憂。
以自動化過程儀表中廣泛使用的閥門定位器為例,。在“千萬噸煉油,，百萬噸乙烯”項目中，使用的閥門有數(shù)千個,，而每一個閥門都要安裝與之配套的閥門定位器,。由于閥門定位器以儀表空氣為動力源，在使用過程中消耗大量的儀表空氣,。數(shù)千閥門定位器的儀表空氣消耗對于企業(yè)來說是一筆不小的開支,。因此，撫順石化方面希望使用的閥門定位器,，在保證設(shè)備運行穩(wěn)定,、可靠的同時，具有良好的節(jié)能減排的性能,，大限度的節(jié)約成本,。
作為在智能閥門定位器市場占有主導(dǎo)地位的自動化過程儀表供應(yīng)商，西門子的SIPART PS2智能電氣閥門定位器正是為實現(xiàn)該目的,，量身定做的自動化過程儀表,。
圖2：項目中使用的SIPART PS2智能電氣閥門定位器
SIPART PS2閥門定位器是由西門子公司開發(fā)研制的智能閥門定位器,，在節(jié)能方面具有良好的口碑。SIPART PS2閥門定位器與傳統(tǒng)的電氣閥門定位器相比,，是一款可以實現(xiàn)節(jié)能減排的自動化過程儀表,，并且具有性能可靠、操作便捷等優(yōu)勢,。傳統(tǒng)的閥門定位器采用噴嘴--擋板結(jié)構(gòu),，在穩(wěn)態(tài)時，噴嘴擋板結(jié)構(gòu)中的噴嘴仍然在排氣狀態(tài),，會消耗大量的儀表空氣,；而西門子SIPART PS2閥門定位器采用壓電閥結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)態(tài)時,，關(guān)閉壓電閥,，其儀表空氣的消耗量基本為零。這一技術(shù)將使得作為閥門定位器動力源的儀表空氣的消耗大大減少,，從根本上解決了儀表空氣能耗的問題,，實現(xiàn)了企業(yè)提出的節(jié)約成本的目標(biāo)。
西門子SIPART PS2智能電氣閥門定位器可以對閥門進行預(yù)防性維護,，通過檢測閥門各項參數(shù)并實時提供數(shù)據(jù),，通過自動控制系統(tǒng)的處理器進行數(shù)據(jù)處理后，報告閥門工作狀態(tài),，工作人員根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)可以對閥門工作是否正常做出判斷,，以實現(xiàn)對閥門的預(yù)防性維護，大大減少了不必要的定期維護,，為企業(yè)節(jié)約了人力物力,，降低了成本。
（PCS）,、應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）和火氣探測系統(tǒng)（FGS）3套獨立的控制系統(tǒng),。西門子負(fù)責(zé)4個平臺全部控制系統(tǒng)的硬件供貨、安裝,、組態(tài),、調(diào)試等自動化系統(tǒng)的實施工作,并于2015年10月成功交付使用。
用技術(shù)和質(zhì)量贏得信任西門子CPU319-3PN/DP集成商
基于油田開發(fā)的需要,，通常采用平臺群或依托原有設(shè)施進行開發(fā),，且平臺之間遠(yuǎn)近不同，需要保證平臺之間暢通無阻的實時通訊,。因此,，處理各種儀器儀表現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)、發(fā)出指令、實現(xiàn)工作流程自動化控制的中控系統(tǒng)是海上采油平臺的關(guān)鍵設(shè)備,。
在此項目中，西門子共為4個平臺提供了13套SIMATIC PCS 7作為中控系統(tǒng),，涵蓋主控DCS系統(tǒng)（PCS）,、應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）以及火氣探測系統(tǒng)（FGS），各系統(tǒng)都基于統(tǒng)一的軟硬件平臺,。
SIMATIC PCS 7是西門子專業(yè)的過程控制系統(tǒng),，憑借其*的性能，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的精準(zhǔn),、快捷控制,。同時,它具備數(shù)據(jù)存儲和通訊功能，以其靈活的模塊化冗余和擴展性,，完成紛繁復(fù)雜的控制策略,，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和成本控制，并兼?zhèn)湎到y(tǒng)維護簡便明了,、備件成本真實可控的優(yōu)點,。
“PCS 7系統(tǒng)架構(gòu)具有強大的擴展性，通訊功能能夠滿足平臺之間的即時通訊和聯(lián)系,。即便后期在現(xiàn)有項目上繼續(xù)擴建,，新的平臺也能夠無縫納入到系統(tǒng)中來，不會產(chǎn)生任何斷裂,。”西門子項目技術(shù)負(fù)責(zé)人楊東表示,，“這也是中海油選擇西門子的重要因素。我們完整統(tǒng)一的自動化系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計,，實現(xiàn)了自動化系統(tǒng)的真正集成,。”
中海油對PCS 7也給予了充分肯定。中海油湛江分公司潿洲項目技術(shù)負(fù)責(zé)人評價PCS 7控制系統(tǒng)的高品質(zhì)是保證項目順利實施的重要因素,。無論是在工程項目的實施過程中,，還是在正式運行階段，PCS 7以其過硬的質(zhì)量和*的性能順利地實現(xiàn)了所有的預(yù)想,。
與陸地上的石油開采控制系統(tǒng)相比,，海上平臺控制要求*不同，系統(tǒng)之間通訊量大,，控制點數(shù)多,。本次項目所實施的各個控制系統(tǒng)之間正常工作時有大量的通訊工作，并要求迅速及時, PCS/ESD/FGS系統(tǒng)的集成規(guī)模（I/O點）達到5200余點,。
與一期的控制系統(tǒng)相比,，本次項目西門子的實施方案中，平臺在系統(tǒng)通訊、組態(tài),、編程均采用了統(tǒng)一的工具,，整個中控系統(tǒng)真正整合為一體。
海上石油平臺在生產(chǎn)過程中伴隨著巨大的風(fēng)險,，尤其是要預(yù)防火災(zāi),、可燃?xì)怏w泄漏，應(yīng)對海上惡劣天氣等特殊情況的發(fā)生,。不僅在系統(tǒng)設(shè)計上要滿足規(guī)范要求,，也要求在控制上實現(xiàn)本質(zhì)安全，否則可能造成人員傷亡,、破壞環(huán)境,、設(shè)施損壞等嚴(yán)重后果。
在安全方面,，西門子為項目提供了在為流行的功能安全通訊技術(shù)——PROFIsafe,，主要用于ESD和FGS之間通訊使用，可實現(xiàn)SIL3（Safety integrity Level）安全完整性等級要求的數(shù)據(jù)通訊,。此外,，平臺與平臺之間的ESD同樣采用PROFIsafe進行數(shù)據(jù)通訊。
同時,，西門子更是在諸多細(xì)節(jié)上為該項目提供了優(yōu)的服務(wù)方案,。比如，使用西門子*的MTA接線端子板,，減少了大量的接線工作,，維護更加方便；采用大容量的S7-417 CPU,，為DCS中控系統(tǒng)和ESD提供了至少30%以上的余量,，以滿足項目后續(xù)開發(fā)的需求。為了與一期平臺形成無縫通訊,，通訊協(xié)議按用戶的要求更換為過程控制常用的Modbus RTU,、Modbus TCP等過程控制通訊協(xié)議。整個系統(tǒng)服務(wù)按照海上石油平臺建設(shè)的要求,，取得了船級社的認(rèn)證,。
用專業(yè)與服務(wù)滿足需求
在階段性地完成了部分系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)試后,，平臺建造及調(diào)試管理的現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人這樣評價這支西門子團隊：“西門子和其集成商團隊有豐富的工程經(jīng)驗,，*嫻熟的集成和組態(tài)能力令人印象深刻。我們配合得非常默契,。這讓我想起了獲得*的德國足球隊,，同樣源自德國,，西門子工程團隊的專業(yè)實力和團隊協(xié)作精神是我前所未見的。”
在項目實施之前,，鑒于西門子是*為中海油湛江分公司提供中控系統(tǒng)集成,，項目技術(shù)負(fù)責(zé)人擔(dān)心的是工程實施是否順利，會不會耽誤整體項目的工期,。
“海上石油開采中控系統(tǒng)所需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)和達到的功能要求,，與陸地石油開采有很大的不同。為了確保按時完成目標(biāo),，西門子工程技術(shù)人員和我們進行了充分、細(xì)致的交流,，在軟件編程及組態(tài)方面做了大量的工作,。”技術(shù)負(fù)責(zé)人說。
為了能夠大化地滿足用戶的操作習(xí)慣,，西門子的工程師團隊用了一周時間學(xué)習(xí)原有平臺生產(chǎn)控制系統(tǒng)的配置,，在界面風(fēng)格、布局,、邏輯操作等方面與其對接,，更加符合使用者的操作習(xí)慣，讓用戶在日后的使用過程中不必再重新學(xué)習(xí)和適應(yīng),。
在中控系統(tǒng)的安裝,、連接階段，西門子團隊加班加點,，積極配合中海油的工程項目組,，在安裝、布線,、調(diào)試等環(huán)節(jié)進行流程優(yōu)化,，保證工程項目順利實施。
西門子通過自身的努力,，終幫助中海油創(chuàng)造了一個新的記錄：該項目的實施工期由通常的28個月縮短為22個月,。西門子以其豐富的經(jīng)驗和高效的管理，僅用8周時間就完成了自動化系統(tǒng)的調(diào)貨,、物流,、安裝、組態(tài),、調(diào)試出廠等工作,。在后續(xù)的陸上調(diào)試及海上調(diào)試作業(yè)中，自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)高效完成,，為油田順利投產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ),。
“西門子的產(chǎn)品品質(zhì)值得信賴,，目前平臺的自動
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