1、石化企业仪表控制系统的应用摘要：本文重点探讨了现场总线控制系统、在线分析仪系统、先进控制系统和集散型控制系统的应用要点，并对石化企业仪表控制系统的应用做了展望。 关键词：石化企业、仪表控制系统、现场总线、先进控制系统、安全控制系统 中图分类号：P634 文献标识码： A 一、前言 随着技术的不断发展，仪表控制系统逐渐向数字化、网络化、模型化、智能化、微型化方向发展。现代市场对使用化工仪表控制系统的大量需求，刺激了仪表控制系统仪器的进步和发展。 二、石化企业仪表控制系统的具体技术应用 1、现场总线控制系统的应用 （1）简介 现场总线仪表由以往的只能由调节器或 DCS 完成的控制算法改进为一台植入
2、 PID 模块的智能化变送器或执行器与相关的现场仪表一起，在现场实现自主调节以实现控制的彻底分散，减轻 DCS 主机负担并及时调节从而提高整个系统的可靠性。 （2）赛科乙烯现场总线控制系统 例如上海赛科 900kt/a 乙烯裂解装置，该系统包括 9 套生产装置和公用工程及辅助设施，由一个中心控制室集中控制，含 168，000 个位号、47，000 个控制回路、40，000 台仪表、13，000 台智能设备、66，000 根电缆、5，000 个现场接线箱和 10 套自动化控制系统。还设有 15 个控制系统外站，最远外站到中央控制室的距离约 2，500m，各控制外站到中央控制室的各种信号全部采用双
3、冗余光纤电缆通信方式传输。上海赛科大规模全面使用现场总线控制技术，其通信速度能够满足石化过程控制的要求，除部分仪表出现通信故障外，总线仪表运行基本正常，总线的优越性正在逐渐发挥作用。 2、在线分析仪系统的应用 （1）国内在线分析仪现状 目前，石化企业在线分析仪表的需求很大，国产在线分析仪表仍存在一定差距，故大多数在线分析仪表都是进口产品。但国内某些分析仪软件开发相当成功，具有一定的优势。 （2）在线质量分析仪 国内外贸易要求提高商品交割计量精确度，石化企业出厂计量的质量流量计精确度为0.1%或更高。石化企业为加强产品质量管理，也促进在线分析仪表的应用。其直接影响到石化企业产品质量及先进控制应用
4、的水平，因此得到积极推广，主要包括在线油品质量分析仪，在线特性分析仪等。最新的在线多路近红外光谱分析仪 NIR 已应用于石化企业炼油调和系统并取得较好效果。新一代实验室低成本汽油质量指标快速测定仪已成功应用于中国石化炼油企业，受到好评。软测量技术发展也很快，主要用于解决石化企业部分分析检测难题。 （3）在线气相色谱分析仪 在线气相色谱分析仪 GC 控制器通常安放在生产装置控制外站内，除通过双冗余 Mod bus 串行链接与 DCS 通信外，还通过仪表局域网连接到设置在中央控制室内的 GC 工程师站，从而使得组态设计功能可在中央控制室工程师室内执行，并能访问 GC 网络上所有的气相色谱仪用于数据
5、的采集、诊断、校准等。 （4）在线维护监控仪 石化企业对工厂维护工作越来越重视，特别是对预测维护保养问题更感兴趣。有些企业要求提供在线联机和实时传感系统，用于监控热交换器和加热炉的效率，振动和腐蚀及评估运行状况的指示器。采用具有诊断和预测维护保养能力的仪表与系统，可使现有设备生产潜力增长1%3%，同时非计划维护保养费用可降低 10%30%左右。 3、先进控制系统的应用 （1）先进控制系统简介 先进控制基于模型的控制策略 如：模型预测控制和推断控制等。基于智能控制和模糊控制正成为先进控制的一个重要发展方向。 先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题 如：大时滞、多变量耦合、被控变量与控制变量
6、存在各种约束等。先进控制是建立在常规单回路控制上的动态协调约束控制，可使控制系统适应实际生产过程动态特性和操作要求。 先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台可在上位机或DCS/FCS 中实现。 2、先进控制网络系统 APC 网络又称作先进控制优化网络，是在具有 APC 先进控制的装置里，DCS 控制网上有一个 APC 应用工作站，可采集 DCS 的有关数据。各生产装置的 APC 先进控制服务器通过 OPC 网络与对应装置的 APC 应用工作站连接。先进控制 APC 服务器中的计算结果，控制数据和 DCS 的过程实时数据是通过 APC 网络相互传送，可实时处理各种设定点及其他控制参数。AP
7、C 应用工作站的主要功能是起 OPC 通信作用以及放置某些 DCS 中没有的“中间计算”功能模块。APC 网络是冗余的。 另外，APC 服务器通过仪表局域网与操作员台上的一般用途 PC 机连接，这台 PC 机是操作员的 APC 控制的界面，可以进行投运 APC 操作，改变 APC 控制设定参数等。 4、集散型控制系统的应用 （1）集散型控制系统简介 集散型控制系统 DCS 是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合计算机、通信、显示和控制的 4C技术，其特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。（2）新一代集散型控制系统特点 网络开放结构 采用 W
8、indows NT 标准操作系统，支持 DDE/OPC，既可直接使用 PC 机的 MS-Excel，Visual Basic 编制报表，也可同在 UNIX 上运行的Oracle 数据库进行数据交换。此外，还可提供系统接口和网络接口用于与不同厂家产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通信。 高可靠性 控制站采用多 CPU 冗余容错技术，可实现在任何故障及随机错误产生情况下连续不间断控制。机柜采用微正压结构设计，I/O 模件采用表面封装技术，具有 1500VAC/分抗冲击性能。 容错以太网 控制网络采用容错以太网，其特点是在容错以太网节点间有 4 个通信路径、允许有 1 个通信路径故障、1s
9、 快速检测和恢复时间、可在线增加和减少节点、对应用 PC 机完全透明、允许正常以太网结点接入、完全分布式结构无主结点、快速 100Mbps 性能、传输介质为同轴电缆或光纤。可扩展性 具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构成多工段、多集控单元、全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。 三、石化企业仪表控制系统的发展趋势 1、ERP/ME/PCS 三层管理与控制系统 石化企业生产与经营过程，大致可分为三层:操作控制层是 DCS/FCS的安装、数据库实时更新；生产管理层是生产调度、油品储运等；经营管理层 ERP。近些年，ERP/MES/PCS 三层管理与控制系统是自动化技术是石化企业采用方式，也是
10、其发展方向。MES 系统，通过对物流的综合跟踪管理，可有效降低油品的损耗；据美国 ARC 公司调查统充分证明了这一点: 如果应用 MES，产品质量可以提高 19.2% ，劳动生产率提高 13.5% ，产量提高 1.5%。 2、安全控制系统的趋势 现代石化企业更加重视安全控制系统的应用，安全系统融入仪表控制系统及信息系统一体化管理的是仪表控制系统安全管理的发展方向。安全仪表控制系统智能化管理将会在不久的将来，得到更广泛的推广和应用。 3、先进控制的实现建立需要有足够的计算能力来支持 可以通过 DCS/FCS 来实现，国内和国外都有成功的实例。石化系统与美国 Honey wel 公司合作，使催化裂化装置先进控制得到了成功实施。目前，中石化、中石油都成功装置几十套运行了先进控制系统，主要有常减压、延迟焦化、催化裂化、乙烯裂解、柴油加氢、聚乙烯等，明显提高了经济效益。 参考文献： 1叶松林.浅谈石油化工仪表控制系统的应用J.科技资讯，2011.14. 2李军.仪表控制系统在石油化工企业的应用分析J.中国科技投资，2012.8.
