背景

Valero能源公司是一家財富500強公司，總部位于美國德克薩斯州圣安東尼奧市。其是全球最大的獨立石油精煉和營(yíng)銷(xiāo)企業(yè)，在美國、加拿大、英國和加勒比地區共擁有15座煉油廠(chǎng)和10座乙醇廠(chǎng)。

Valero威爾明頓煉油廠(chǎng)最早于1969年試產(chǎn)，其完全集成了煉油的復雜工藝，可同時(shí)調和加利福尼亞州和外埠的原油以及產(chǎn)自本地和外地的原料。

霍尼韋爾是一家財富100強之一的多元化、高科技的先進(jìn)制造企業(yè)，在全球，其業(yè)務(wù)涉及航空產(chǎn)品和服務(wù)，樓宇、家庭和工業(yè)控制技術(shù)，渦輪增壓器以及特性材料?；裟犴f爾過(guò)程控制部（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Honeywell）是提供自動(dòng)化控制系統、儀器儀表和服務(wù)的業(yè)界先驅?zhuān)?wù)石油天然氣、煉油、紙漿和造紙、發(fā)電、化工和石化、生物燃料、生命科學(xué)，以及金屬、礦場(chǎng)和采礦行業(yè)。

霍尼韋爾過(guò)程控制部隸屬于霍尼韋爾特性材料和技術(shù)戰略業(yè)務(wù)集團。集團旗下還包括UOP，國際領(lǐng)先的專(zhuān)門(mén)向煉油、石化和天然氣加工行業(yè)提供工藝技術(shù)、催化劑、吸附劑、加工設備和咨詢(xún)服務(wù)的供應商和授權商。

威爾明頓煉油廠(chǎng)通過(guò)在全廠(chǎng)范圍內實(shí)施工業(yè)無(wú)線(xiàn)基礎架構，針對廠(chǎng)內無(wú)法布線(xiàn)或是布線(xiàn)成本過(guò)高的區域執行過(guò)程測量。Honeywell OneWireless? 解決方案使操作人員得以監控各類(lèi)操作和過(guò)程變量。

位于加州威爾明頓的 Valero 煉油廠(chǎng)

煉油廠(chǎng)的OneWireless R200設施包括Honeywell無(wú)線(xiàn)設備管理器（WDM）、現場(chǎng)設備接入點(diǎn)（FDAP）和XYR6000無(wú)線(xiàn)變送器。該廠(chǎng)實(shí)施了一系列多年的項目，因而有關(guān)無(wú)線(xiàn)技術(shù)在苛刻煉油工業(yè)環(huán)境中的應用，廠(chǎng)內人員對此擁有極具價(jià)值的見(jiàn)解。

優(yōu)勢

對Valero來(lái)說(shuō)，Honeywell OneWireless解決方案能協(xié)助其優(yōu)化工廠(chǎng)流程和可靠性，提升安全保障水平并確保合規性。無(wú)線(xiàn)技術(shù)的意義遠不止于降低布線(xiàn)成本，更在于可將寶貴數據集成到控制系統和高級應用當中，同時(shí)與其它聯(lián)網(wǎng)的應用共享這些數據。

類(lèi)似Valero這樣的工業(yè)加工廠(chǎng)采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的動(dòng)因其實(shí)顯而易見(jiàn)。借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可對大部分遠程和難以到達的位置進(jìn)行測量，無(wú)需中斷工廠(chǎng)的正常運轉；在先前認為無(wú)法布線(xiàn)的區域，無(wú)線(xiàn)系統的工作也十分穩健可靠。

此外，對于不宜采用有線(xiàn)變送器的項目，實(shí)踐證明無(wú)線(xiàn)技術(shù)可降低項目的平均I/O成本。

目前的工業(yè)無(wú)線(xiàn)解決方案還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

降低綜合過(guò)程監控成本；

可輕松增加測量點(diǎn)，只需購入并安裝變送器即可；

卓越的安全性、可預測的電源管理和多種速度監控。

OneWireless的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )符合ISA 100標準，可靠性和易用性更高，不存在與其它無(wú)線(xiàn)標準相關(guān)的安全問(wèn)題，可支持多種工業(yè)協(xié)議并能高效工作。系統維護簡(jiǎn)便易行，比如可以直接由煉油廠(chǎng)檢修人員來(lái)更換電池。

卓有成效的無(wú)線(xiàn)解決方案除具備上述優(yōu)勢之外，還可降低工廠(chǎng)基礎設施投資，進(jìn)而顯著(zhù)提升投資回報率。

在威爾明頓煉油廠(chǎng)，無(wú)線(xiàn)系統為各類(lèi)非關(guān)鍵過(guò)程監控應用帶來(lái)經(jīng)濟高效、易于管理的解決方案，其中包括：管道移動(dòng)、火炬監測、液化石油氣凈化氣體壓力、熱交換器溫度和儲罐高水位報警。操作人員可快速應對不斷變化的情況，并收集必需信息以進(jìn)行流程優(yōu)化。

Valero在實(shí)施OneWireless解決方案的過(guò)程當中積累了寶貴的經(jīng)驗。比如，采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)之后縮短了電纜管道長(cháng)度，以及需為FDAP供電等。CISCO Aironet可協(xié)助連接更多“有線(xiàn)”FDAP以減少跳數問(wèn)題。實(shí)施之前的現場(chǎng)調研事實(shí)上對于FDAP布置同樣至關(guān)重要。

Valero計劃在威爾明頓煉油廠(chǎng)安裝六個(gè)通用I/O變送器用于門(mén)控，同時(shí)利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)對焦炭塔排氣閥進(jìn)行監測。此外，該廠(chǎng)還將作為采用冗余WDM和冗余容錯以太網(wǎng)（FTE）的OneWirelessR220版本的測試現場(chǎng)。

挑戰

在當前全球經(jīng)濟形勢下，制造廠(chǎng)面臨提高流程效率和盈利能力的壓力。改進(jìn)、自動(dòng)化及擴展需求存在于企業(yè)從運營(yíng)到維護的各個(gè)環(huán)節，幾乎涵蓋制造工藝的所有方面。

煉油廠(chǎng)通常資產(chǎn)規模大、占地面積廣，操作人員常需進(jìn)行多點(diǎn)監測，涉及料位、流量、壓力和氣體檢測等多項應用。在這些應用的測量裝置安裝成本當中，電纜管道及配套鋪設工程占到高達 90% 的比例。

威爾明頓煉油廠(chǎng)最初使用的是Honeywell TDC 2000分布式控制系統（DCS），后續升級中再添加了TDC 3000設備，并將舊的操作員站升級至Experion PKS，采用全新HMI界面、ICON操作站和Experion服務(wù)器。目前該廠(chǎng)正在遷移至C300控制器環(huán)境，將通過(guò)該環(huán)境來(lái)實(shí)現調和控制應用。

最早引入無(wú)線(xiàn)技術(shù)時(shí)，Valero安裝了第三方無(wú)線(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)系統，用于對過(guò)程監控功能進(jìn)行擴展。初嘗無(wú)線(xiàn)優(yōu)勢之后，公司開(kāi)始尋求借助OneWireless R120解決方案來(lái)改進(jìn)相關(guān)功能。Honeywell先是安裝了無(wú)線(xiàn)變送器和多功能節點(diǎn)，之后再將系統交付給煉油廠(chǎng)工程師，由他們來(lái)執行擴展和日常維護。煉油廠(chǎng)工程師在無(wú)線(xiàn)安裝初期遇到不少挑戰，包括由天線(xiàn)安裝及布線(xiàn)引起的信號強度問(wèn)題，以及難度頗大的多功能節點(diǎn)的編程等等。

解決方案

2012年8月，Valero對OneWireless R120進(jìn)行了升級，開(kāi)始啟用 R200版的最新功能。升級操作由FDAP取代了原來(lái)的多功能節點(diǎn)，提高了系統的可靠性和連接性，提供基于網(wǎng)絡(luò )的直觀(guān)用戶(hù)界面，并通過(guò)工業(yè)標準協(xié)議允許無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與DCS系統進(jìn)行集成。實(shí)踐表明，與原有R120系統相比較，使用R200系統可降低人工密集程度，新版無(wú)線(xiàn)設備在工作中也更加穩健可靠。

OneWireless 現場(chǎng)設備接入點(diǎn)（FDAP）

威爾明頓煉油廠(chǎng)的 OneWireless 網(wǎng)絡(luò )目前包括以下組成部分：

30 個(gè)無(wú)線(xiàn)變送器；

11 個(gè) FDAP；

2 個(gè)與 DCS 連接的FDAP；

WDM，通過(guò)串行Modbus 與Honeywell DCS連接。

FDAP在OneWireless基礎架構中承擔路由職責，使用戶(hù)能夠將無(wú)線(xiàn)設備連接至控制網(wǎng)絡(luò )并路由現場(chǎng)數據，還可為現場(chǎng)儀表構建ISA100無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現儀表之間的通信，并將消息從鄰近現場(chǎng)設備路由至過(guò)程控制應用程序。

WDM作為網(wǎng)關(guān)和安全管理器，確?，F場(chǎng)儀表和工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )之間的通信安全可靠。它支持基于Web的用戶(hù)界面，可令具備基本IT知識的過(guò)程和現場(chǎng)儀表工程師能夠快速設置無(wú)線(xiàn)系統。這種方法可縮短對無(wú)線(xiàn)設備網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行調試、監控和故障排除需要的時(shí)間。

摘自《自動(dòng)化博覽》2015年8月刊