一 在線質(zhì)量分析與環(huán)保安全儀表控制系統(tǒng)

1. 在線質(zhì)量分析儀表

　　在線質(zhì)量分析儀表的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的有效手段。在線質(zhì)量分析儀表在裝置調(diào)節(jié)控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制、節(jié)能控制和環(huán)保等方面得到廣泛的應(yīng)用。
　　在國(guó)外，使用在線質(zhì)量分析儀表參與控制很普遍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅常壓蒸餾裝置的在線質(zhì)量分析儀表就有295臺(tái)套，其中34臺(tái)套實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)回路控制。菲利浦斯石油公司8座分餾塔采用計(jì)算機(jī)和氣相色譜儀參與過(guò)程控制，使8座塔平均節(jié)能24.7%。
　　近紅外(NIR)分析儀發(fā)展很快，它是利用全息干涉柵掃描光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。新近出現(xiàn)的固態(tài)傳感器光源效率高，而且體積小，沒(méi)有活動(dòng)部件，它能夠快速掃描整個(gè)所需求的區(qū)域。NIR通過(guò)Michelson干涉儀得到中頻IR光譜(2～25mm)，并利用快速傅立葉變換，以得到更高的分辨力，今后NIR將發(fā)展更精確的定位濾鏡，研究所需檢測(cè)物質(zhì)的光譜帶，開(kāi)發(fā)新的傳感器。NIR分析儀已應(yīng)用于煉油廠油品分析與控制汽油辛烷值。

2. 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀表

　　隨著石化工業(yè)的發(fā)展，石化裝置對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越引起人們的注意。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外都在積極發(fā)展在線分析儀和計(jì)算機(jī)監(jiān)控的環(huán)保自動(dòng)化技術(shù)。日本出光興產(chǎn)石油公司千葉煉油廠的污水排放監(jiān)視系統(tǒng)中設(shè)置了pH、油分、DO、COD等儀器，可集中監(jiān)視并記錄。國(guó)內(nèi)污水處理系統(tǒng)也采用了這些環(huán)保儀表。美國(guó)聯(lián)碳公司得克薩斯城石油化工廠采用了總碳分析儀和計(jì)算機(jī)控制污染物的分析系統(tǒng)，對(duì)工廠的污水排放口進(jìn)行監(jiān)控。美國(guó)馬拉松石油公司加利維爾煉油廠為了控制排氣污染，采用了先進(jìn)的UV自動(dòng)過(guò)程分析儀和分散控制系統(tǒng)，大大降低了煙氣中SO2的排放量，同時(shí)使操作和維修費(fèi)用節(jié)約了60%。

3. 放射性?xún)x表

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)放射性?xún)x表正不斷完善功能，向智能化、高精確度、高可靠性方向發(fā)展，以適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)采集、處理與生產(chǎn)過(guò)程閉環(huán)控制的要求。放射性工業(yè)儀表是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)的重要儀表。
　　放射性?xún)x表的特點(diǎn)是不接觸被檢測(cè)對(duì)象，特別是在高溫、高壓、高黏度、高腐蝕性和毒性的情況下可對(duì)容器內(nèi)的物料或密度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程閉環(huán)控制；有些企業(yè)除使用國(guó)產(chǎn)放射性?xún)x表外，還引進(jìn)了國(guó)外的放射性?xún)x表，如上海石化總廠引進(jìn)成套設(shè)備中配置了40多臺(tái)放射性?xún)x表。

4. SIS智能安全儀表 

　　國(guó)外推出了較新的SIS智能安全儀表管理方案，這是工業(yè)領(lǐng)域中將傳感器數(shù)字智能和診斷技術(shù)運(yùn)用到邏輯控制器中實(shí)施最終控制，也是首次采用整體安全回路的方式來(lái)進(jìn)行控制。SIS智能安全儀表管理方案具有自動(dòng)安全回路測(cè)試等功能，在降低設(shè)備使用周期成本的同時(shí)提高了系統(tǒng)的可用性，簡(jiǎn)化了符合法規(guī)的程序。SIS智能安全儀表管理方案提供SIL3的安全保證，它包括變送器和閥門(mén)控制器的IEC61508認(rèn)證和SIL3的安全系統(tǒng)認(rèn)證。
　　SIS智能安全儀表管理方案則可方便有效地進(jìn)行過(guò)程設(shè)備的安全管理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)安全回路中的傳感器、邏輯控制器和最終控制元件進(jìn)行連續(xù)地、有針對(duì)性地診斷，以確保這些設(shè)備符合運(yùn)行要求。

二 FCS與DCS共存

　　FCS是在DCS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，代表潮流與發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)有的大型項(xiàng)目已采用FCS，如上海賽科乙烯、南海石化項(xiàng)目等，上海賽科乙烯的FCS已投運(yùn)，今后會(huì)有更多的項(xiàng)目采用FCS。但是，在現(xiàn)階段，F(xiàn)CS尚沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而DCS應(yīng)用很廣，技術(shù)成熟，發(fā)展很快，因此，實(shí)際上，DCS仍占有不可替代的地位，預(yù)計(jì)在今后很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期，DCS與FCS將相互兼容、并存。另外，也有的大型工程項(xiàng)目采取FCS和DCS混用方式，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。
　　國(guó)內(nèi)外大公司的DCS應(yīng)用領(lǐng)域廣，已具有完備的功能并不斷采用新技術(shù)，向開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。如美國(guó)Emerson公司的PlantWeb DeltaV、Honeywell公司的Experion PKS、Yokogawa公司的CS-3000、Foxboro公司新的I/A系統(tǒng)、ABB公司的工業(yè)IT過(guò)程控制系統(tǒng)等。
　　美國(guó)Honeywell的DCS——Experion PKS是過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)。其特點(diǎn)如下：具有先進(jìn)的DCS功能和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)。它允許多個(gè)Experion PKS系統(tǒng)如同一個(gè)系統(tǒng)一樣運(yùn)行；系統(tǒng)包含了異常狀態(tài)管理(ASM)、安全管理和信息管理技術(shù)，支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線的連接；系統(tǒng)配有容錯(cuò)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，它采用商業(yè)流行的以太網(wǎng)設(shè)備，可組成全廠性的大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；FSC——安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)與Experion PKS可無(wú)縫地集成一系統(tǒng)；HMI Web技術(shù)在單一人機(jī)界面中，可集成全廠范圍中的過(guò)程、應(yīng)用和商業(yè)數(shù)據(jù)；Profit Suite應(yīng)用組件提高企業(yè)優(yōu)化水平，Shadow Plant PKS實(shí)現(xiàn)影子工廠仿真；與原有系統(tǒng)兼容。通過(guò)INTEGRATER NOTE接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與老系統(tǒng)TPS、TDC-3000連接。
　　Experion PKS系統(tǒng)功能完備。它的網(wǎng)絡(luò)由控制網(wǎng)絡(luò)——容錯(cuò)以太網(wǎng)(FTE)和工廠管理網(wǎng)(PIN)組成?？刂凭W(wǎng)掛有C200控制器、FSC故障安全控制器、EWS工程師工作站、OPS操作員工作站、APP應(yīng)用工作站和e Server工作站。PIN工廠管理網(wǎng)連接工廠管理、商業(yè)運(yùn)作的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
　　(1)容錯(cuò)以太網(wǎng)(FTE)
　　容錯(cuò)以太網(wǎng)FTE的硬件交換機(jī)是Cisco公司的商業(yè)流行產(chǎn)品，而容錯(cuò)邏輯軟件是Honeywell公司的專(zhuān)利。特點(diǎn)如下：在FTE接點(diǎn)間有4個(gè)通信路經(jīng)、允許有1個(gè)通信路經(jīng)的故障、快速(1s)的檢測(cè)和恢復(fù)時(shí)間、可以在線增加和減少接點(diǎn)、對(duì)應(yīng)用PC機(jī)完全透明、允許正常的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)接入、完全分布式的結(jié)構(gòu)沒(méi)有主節(jié)點(diǎn)、快速100Mb/s性能、傳輸介質(zhì)為同軸電纜或光纖。
　　FTE可以構(gòu)成全廠性的網(wǎng)絡(luò)，在集中控制室設(shè)骨干網(wǎng)的交換機(jī)，下連各單元的組交換機(jī)而構(gòu)成。
　　FTE有專(zhuān)利容錯(cuò)邏輯；多容錯(cuò)節(jié)點(diǎn)間的多通信路徑；快速切換到最小系統(tǒng)分裂；系統(tǒng)診斷減少維護(hù)費(fèi)和故障時(shí)間。
　　(2)操作站和控制站
　　操作站HMI硬件采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PC工作站。HMI Web是較新的人機(jī)接口技術(shù)，它采用Web技術(shù)和HTML語(yǔ)言，可以觀察標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器或用戶站的窗口。HMI Web提供大于300頁(yè)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)顯示畫(huà)面?？刂普臼侨哂嗟南到y(tǒng)。
　　(3)工程師站
　　工程師站在系統(tǒng)中的作用是服務(wù)器，一般冗余配置。軟件有Experion PKS服務(wù)器軟件、Microsoft Windows 2000服務(wù)器軟件和控制生成、顯示生成、快速生成組態(tài)軟件。
　　(4)eServer工作站
　　它是一個(gè)OPC服務(wù)器，采用eServer軟件?？稍诰W(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)方操作員站上看到所有應(yīng)用和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；所有趨勢(shì)/組/系統(tǒng)顯示/操作顯示；報(bào)警和事件顯示；歷史數(shù)據(jù)；分組報(bào)表和顯示等。
　　(5)應(yīng)用工作站
　　應(yīng)用工作站可配置不同的軟件，構(gòu)成不同的應(yīng)用工作站。如先進(jìn)控制、資產(chǎn)和異常狀態(tài)管理、影子工廠仿真等。

三 石化企業(yè)全廠高度集中控制

　　根據(jù)石化工業(yè)向大型化發(fā)展的需求，全廠生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)高度集中控制，全廠設(shè)置一個(gè)中心控制室用 DCS/FCS/ESD對(duì)10套或20套以上生產(chǎn)裝置進(jìn)行集中控制、監(jiān)測(cè)、報(bào)警及操作。
　　乙烯、煉油等大型工程項(xiàng)目的DCS/FCS一般就有近5萬(wàn)個(gè)I/O點(diǎn)或3～4千個(gè)控制回路，屬大規(guī)模DCS/FCS控制系統(tǒng)。DCS/FCS的規(guī)?？蛇_(dá)上百萬(wàn)個(gè)工號(hào)，并配有大規(guī)模DCS/FCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
　　目前，DCS/FCS控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，各大公司不斷推出新的控制系統(tǒng). 新的控制系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，但必須成熟、可靠。乙烯、煉油等聯(lián)合工程是我國(guó)大型工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，要求DCS/FCS高可靠性是第一位的，以保證乙烯、煉油等聯(lián)合大型工廠安全運(yùn)行。

四 先進(jìn)控制的應(yīng)用

　　石化企業(yè)生產(chǎn)裝置采用先進(jìn)控制，可以提高裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和收率、增加裝置處理量、降低運(yùn)行成本、帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。目前一些先進(jìn)控制技術(shù)已成熟，應(yīng)用比較成功的有魯棒PID控制和多變量預(yù)測(cè)等控制技術(shù)。先進(jìn)控制的主要特點(diǎn)如下：
　　(1)它是基于模型的控制策略。如：模型預(yù)測(cè)控制和推斷控制等。目前，基于知識(shí)的控制如智能控制和模糊控制正成為先進(jìn)控制的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　(2)先進(jìn)控制通常用于處理復(fù)雜的多變量過(guò)程控制問(wèn)題。如大時(shí)滯、多變量耦合、被控變量與控制變量存在各種約束等。先進(jìn)控制是建立在常規(guī)單回路控制之上的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)約束控制，可使控制系統(tǒng)適應(yīng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性和操作要求。
　　(3)先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)需要足夠的計(jì)算能力作為支持平臺(tái)，可以在上位機(jī)或DCS/FCS中實(shí)現(xiàn)。
　　國(guó)外開(kāi)發(fā)先進(jìn)控制的公司很多，主要有美國(guó)Honeywell公司的控制器  PROFIT、美國(guó)AspenTech公司的控制器DMC-PLUS、美國(guó)ABB公司的控制器STAR、美國(guó)Foxboro公司的控制器CONNOISSUR、日本Yokogawa公司的控制器SMOC。國(guó)內(nèi)，主要是清華大學(xué)和浙大中控等單位進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并取得成功。
　　石化系統(tǒng)與美國(guó)Honeywell公司合作，成功地實(shí)施了催化裂化裝置先進(jìn)控制。至今中石化、中石油兩大股份公司已有幾十套裝置成功運(yùn)行了先進(jìn)控制，主要有常減壓、催化裂化、柴油加氫、延遲焦化、乙烯裂解、聚丙烯、聚乙烯等，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

五 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)

　　近年來(lái)，石化企業(yè)采用ERP/MES/PCS三層管理與控制系統(tǒng)，這已是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　從石化企業(yè)推廣應(yīng)用ERP的經(jīng)驗(yàn)可知：只上ERP沒(méi)有配套的MES，很難取得預(yù)期的效果。因此，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了MES并加大MES應(yīng)用的力度，采用MES技術(shù)使企業(yè)信息系統(tǒng)取得了較好的效果。據(jù)美國(guó)ARC公司調(diào)查統(tǒng)計(jì)，如果應(yīng)用MES，產(chǎn)品質(zhì)量可以提高19.2%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高13

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