中國石化北海分公司新建全廠(chǎng)煉油化工一體化項目是浙江中控技術(shù)股份有限公司在新建大型煉化聯(lián)合裝置全廠(chǎng)一體化DCS的歷史性突破，標志著(zhù)中控在大型煉油聯(lián)合裝置的產(chǎn)品適應性、集成能力、工程服務(wù)能力上已得到大型石化企業(yè)的認可，進(jìn)一步提高了中控在高端煉油石化行業(yè)的市場(chǎng)地位。項目具備體現中控核心能力、有行業(yè)代表性、產(chǎn)品應用代表性的特質(zhì)，可以成為集中展示中控先進(jìn)技術(shù)、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、工程水平、服務(wù)能力等綜合競爭力的渠道和基地。
  
                      

   1 項目背景

    由于煉油化工工藝流程復雜，具有高溫、高壓、臨氫、有毒，易燃易爆等特點(diǎn)，所以對控制系統要求高。目前，我國大中型石油化工重大工程的主要工藝技術(shù)和與之配套的自動(dòng)化成套控制系統基本從國外進(jìn)口，形成了壟斷的局面。但國內自動(dòng)化控制系統經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，已經(jīng)在中小項目占有明顯優(yōu)勢，在重大石化、化工裝置取得突破是國產(chǎn)系統今后的努力方向。研制和集成面向石油化工等重大工程自動(dòng)化成套控制系統，是確保石油化工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)安全以及國民經(jīng)濟健康發(fā)展的必然要求。

    中國石化北海煉化有限責任公司新建全廠(chǎng)煉油化工一體化項目裝置包括500萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾、120萬(wàn)噸/年延遲焦化、60萬(wàn)噸/年連續重整、32萬(wàn)噸/年異構化、170萬(wàn)噸/年催化裂化、25萬(wàn)噸/年氣體分餾、260萬(wàn)噸/年柴油加氫、70萬(wàn)噸/年催化汽油加氫、2×3萬(wàn)噸/年硫磺回收、20萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置及配套建設產(chǎn)品精制等19套裝置組成。全廠(chǎng)采用一套中控ECS-700控制系統，同時(shí)實(shí)現60萬(wàn)噸/年連續重整裝置、20萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置控制系統的首次國產(chǎn)化。

    2 項目配置

   中國石化北海煉化有限責任公司地處廣西省北海市鐵山港區，一期工程包含9套主裝置及配套罐區、公用工程單元。根據裝置布局，整個(gè)項目設計1個(gè)中央控制室（CCR）和12個(gè)現場(chǎng)機柜間（FAR）。

     各機柜間及裝置DCS I/O點(diǎn)規模見(jiàn)表1。 

                                                表1
  
             
  
           
                      
                                            圖1  ECS-700網(wǎng)絡(luò )結構

    全項目各裝置DCS系統控制器、電源、網(wǎng)絡(luò )及控制回路I/O信號全部采用冗余設計。

    本項目全廠(chǎng)DCS系統采用浙江中控技術(shù)股份有限公司W(wǎng)ebfield ECS-700控制系統，根據設計要求，全項目模擬量全部采用隔離安全柵和浪涌保護器隔離，數字量全部采用繼電器隔離，電源部分和通訊部分也全部采用浪涌保護器隔離。本安信號采用隔離柵和浪涌保護器一體化設計，隔爆儀表直接采用浪涌保護器?？傆嫻彩褂酶黝?lèi)型隔離柵7593只；各類(lèi)浪涌保護器11565只。

    3 DCS系統配置

   如圖1所示，ECS-700系統是中控InPlantTM 整體解決方案的核心平臺。ECS-700系統具有管理大型聯(lián)合裝置的一體化能力。系統在設計時(shí)已經(jīng)充分考慮到大型工廠(chǎng)信息共享與協(xié)同工作的需求，其一體化的系統結構和系列應用軟件可幫助用戶(hù)及時(shí)獲得決策信息，協(xié)同不同部門(mén)的人員工作，減少維護費用，提升生產(chǎn)效率。ECS-700系統具有OPC/ODBC等與上位信息系統易于進(jìn)行數據交換的開(kāi)放接口，能夠充分滿(mǎn)足企業(yè)信息系統的各種信息需求。同時(shí)，ECS-700系統具備靈活的系統結構，支持持續的在線(xiàn)系統擴容，從而保護用戶(hù)的投資。ECS-700系統具備良好的擴展性和開(kāi)放性，可通過(guò)增加控制節點(diǎn)、操作節點(diǎn)、系統位號方便地擴大系統規模。ECS-700系統支持通過(guò)PROFIBUS、Modbus、OPC多種方式與第三方系統連接，并支持標準以太網(wǎng)連接信息管理網(wǎng)，共享數據。

    ECS-700系統由控制節點(diǎn)（控制站及配套設備）、操作節點(diǎn)（工程師站、操作員站、主工程師站、數據站、AMS站等）及系統網(wǎng)絡(luò )（包括過(guò)程信息網(wǎng)SOnet、過(guò)程控制網(wǎng)SCnet、I/O總線(xiàn)I/O BUS）等構成。

   ECS-700系統支持16個(gè)控制域和16個(gè)操作域，每個(gè)控制域支持60個(gè)控制站，每個(gè)操作域支持60個(gè)操作站，單域支持位號數量為65,000點(diǎn)。

   3.1 過(guò)程信息網(wǎng)SOnet

    過(guò)程信息網(wǎng)SOnet連接控制系統中所有操作節點(diǎn)，包括工程師站、操作員站、數據站等，在操作節點(diǎn)間傳輸歷史數據、報警信息和操作記錄等。過(guò)程信息網(wǎng)上各節點(diǎn)可以通過(guò)各操作域的數據站訪(fǎng)問(wèn)歷史信息、報警信息等，并下發(fā)操作指令。過(guò)程信息網(wǎng)基于100Mbps/1Gbps工業(yè)以太網(wǎng)，支持總線(xiàn)型、星型、環(huán)型多種拓撲結構，最大傳輸距離20km。

    3.2 過(guò)程控制網(wǎng)SCnet

    過(guò)程控制網(wǎng)SCnet連接工程師站、操作員站、數據站等操作節點(diǎn)和控制節點(diǎn)，在操作節點(diǎn)和控制節點(diǎn)間傳輸實(shí)時(shí)數據和各種操作指令，具備高速、可靠、穩定等特征。

    支持1:1冗余，A/B網(wǎng)同步工作，無(wú)切換時(shí)間；

    采用分域設計，劃分控制域和操作域，既實(shí)現數據共享，又實(shí)現數據隔離，防止數據風(fēng)暴，保證系統可靠性；

    支持多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，可靈活劃分過(guò)程控制網(wǎng)，統一過(guò)程信息網(wǎng)；

    實(shí)時(shí)數據傳輸采用時(shí)間驅動(dòng)模型，數據量穩定，微觀(guān)流量平衡；

    傳輸數據類(lèi)型單一，網(wǎng)絡(luò )流量??；

    控制器內置防火墻，隔離故障及無(wú)關(guān)數據；數據傳輸采用多級數據校驗機制，確保數據正確性；

    故障診斷軟件對網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)及節點(diǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監控、實(shí)時(shí)報警；

    過(guò)程控制網(wǎng)SCnet基于100Mbps/1Gbps工業(yè)以太網(wǎng)，支持總線(xiàn)型、星型、環(huán)型多種拓撲結構，最大傳輸距離20 km。

    3.3 I/O 總線(xiàn)

    I /O總線(xiàn)包括本地I /O總線(xiàn)（ L -BUS ） 和擴展I /O總線(xiàn)（E-BUS）。本地I/O總線(xiàn)主要用于控制器或I/O連接模塊和I/O模塊的連接；擴展I/O總線(xiàn)主要用于控制器和各類(lèi)通信接口模塊（如I/O連接模塊、PROFIBUS通信模塊、串行通信模塊等）的連接，它基于100M工業(yè)以太網(wǎng)構建，最大傳輸距離20km。本地I/O總線(xiàn)與擴展I/O總線(xiàn)均支持冗余配置。

    4 網(wǎng)絡(luò )系統配置與實(shí)施

   本系統為一個(gè)全廠(chǎng)性的完整的系統。每個(gè)裝置的控制系統獨立構成，通過(guò)工廠(chǎng)控制系統網(wǎng)絡(luò )的三層網(wǎng)絡(luò )交換機相連，實(shí)現整個(gè)工廠(chǎng)控制系統網(wǎng)絡(luò )上系統數據共享。

    通過(guò)設置在三層網(wǎng)上的OPC服務(wù)器將整個(gè)控制系統與工廠(chǎng)管理信息網(wǎng)連接，實(shí)現了管控信息一體化。

     在控制系統內，采用了對等式C/S的網(wǎng)絡(luò )結構，并配置了兩層通訊網(wǎng)絡(luò )：過(guò)程控制網(wǎng)和過(guò)程信息網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)直接連接了系統的控制站和操作站節點(diǎn)，是傳送過(guò)程控制實(shí)時(shí)信息的通道，完成實(shí)時(shí)I/O信息、控制命令、報警和各種歷史數據等的傳輸與發(fā)送，并采用雙重化冗余設計，數據傳輸可靠、實(shí)時(shí)、高效。過(guò)程信息網(wǎng)還實(shí)現了與管理信息網(wǎng)的連接。

    每個(gè)系統內的任何操作節點(diǎn)，包括操作員站、工程師站節點(diǎn)等，均可以通過(guò)組態(tài)文件網(wǎng)絡(luò )傳輸和共享發(fā)布的方法，進(jìn)行系統組態(tài)、編譯、下載等操作。

    本系統網(wǎng)絡(luò )結構穩固、可靠，任一網(wǎng)段、任一節點(diǎn)的故障均不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的正常運行，也不會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )上其他網(wǎng)段和節點(diǎn)的運行，完全滿(mǎn)足石化企業(yè)對DCS系統網(wǎng)絡(luò )高可靠性和安全性的要求。

   本項目網(wǎng)絡(luò )采用控制網(wǎng)各裝置相互獨立，通過(guò)三層網(wǎng)絡(luò )交換機進(jìn)行星形連接的方式，其優(yōu)勢：

    通過(guò)三層網(wǎng)絡(luò )交換機的網(wǎng)絡(luò )隔離和故障安全功能，對各域之間的數據進(jìn)行隔離，對網(wǎng)絡(luò )流量進(jìn)行控制，降低網(wǎng)絡(luò )負荷，能夠在對于各域節點(diǎn)故障、網(wǎng)絡(luò )風(fēng)暴等故障情況下保證網(wǎng)絡(luò )的安全和網(wǎng)絡(luò )負荷的穩定。

    采用星形連接的網(wǎng)絡(luò )方式，每個(gè)操作域、控制域相互獨立，控制域或者操作域中節點(diǎn)的故障不會(huì )影響到其他控制域或操作域節點(diǎn)的正常工作。

    通過(guò)系統結構組態(tài)軟件可以對操作域和控制域的映射關(guān)系進(jìn)行靈活的配置，方便用戶(hù)根據項目的實(shí)施充分利用CCR中的工作站資源。

   該項目自2011年3月開(kāi)始，各裝置陸續開(kāi)始現場(chǎng)安裝及調試工作。在2011年12月底所有裝置陸續投運，2012年1月1日，全線(xiàn)開(kāi)車(chē)成功。  

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第七期