文档介绍：该【第十七章基于现场总线数字化工厂及先进控制 】是由【泰山小桥流水】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【第十七章基于现场总线数字化工厂及先进控制 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制鉴于现场总线的石化数字化工厂解怀仁归纳跟着国际现场总线标准的实行,现场总线技术的成熟以及现场总线控制系统的应用,将对我国仪表和自控领域产生巨大的影响,也势必对我国企业仪表和控制系统的应用产生很大的影响。现场总线技术及现场总线控制系统为实现石化数字化工厂供应了优异的基础。2000年1月4日国际电工委员会IEC宣告工业现场总线标准IEC61158获取经过,这个标准包含FF-H1/FF-HSE,Profibus,Interbus,,,Worldfip,等共八种子集。因为全世界行业好多,每个行业对FCS的要求不一样样,八种标准用于不一样行业,这些标准可以从技术和经济角度满足不一样种类,不一样层次应用的需要。近十年,在自动化领域中现场总线技术睁开很快,拥有全数字化、开放性、容错能力强、及时性高、安全性好、适于屡次交换等特色。目前,国际上各样各样的现场总线有几百种之多,一致的国际标准还没有成立。较有名的有基金会现场总线〔FF〕、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX企业的INTERBUS、AS-INTERFACE总线等。经过解析,此中FF〔基金会现场总线〕、PROFIBUS-PA最合适连续过程控制如石油和石化行业的需要。它拥有全数字化、高度的安全靠谱性和及时性,并能满足本安防爆要求,继承两线制仪表传统,多数DCS和变送器、阀门厂商都支持。建设石化数字化工厂所必需的数字化控制系统。2数字化工厂的看法华东理工大学-艾默生过程管理企业结合建成数字化工厂实验中心是集自动化技术、计算机技术、网络通信技术、先进制造技术于一体,是多专业知识与技术的集成。〔1〕外国仪表专家的数字化工厂理念:(1)采纳最新的感知技术和全数字式总线网络获取信息能很好地观察工厂的运行;用实现世界最早的数字变送器、先进传感器、及世界最大的现场总线计测控制的技术能力,实现工厂所有信息的数字化,使你能透辟地洞察你的工厂。可以预知将要发生的事情,所以能进行优异而无凌乱的管理,从而获取了对未来的行动进行决策的时间。使用先进的机器管理软件PRM(PlantResourceManager)和高级监察软件等,使你能展望你工厂的未来。(3)可以迅速地答复客户、市场的需求,成为寂静而又安全的工厂。运用世界的最高性能的过程控制系统、高度的控制软件,及丰富的应用技术诀窍,保证使你的事业日趋向上。数字化工厂包含两个方面的内容:一是数字工程,即经过虚假制造技术对生产过程仿真,来提前解决实质生产中可能出现的问题,利用计算机技术优化实质生产过程以及整个生产系统的性能;二是未来工厂,这依赖于集成系统、自动化以及强盛的信息网络技术。〔2〕建设数字化工厂数字化建设鉴于智能化、网络化、集成化、可视化思想,经过汲取此刻先进技术和自主研发,将使企业实现包含设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化,从而能做到:①产品从设计到制造、销售,向来到效力整个生命周期的数据都用计算机进行管理,实现无纸设计和无纸制造;②保证产品数据的一致性、完好性、唯一性、最新性及共享性;③保证方案的一致性和可行性;④使管理拥有动向应变性、系统性和模拟预示性;⑤保证物流信息和资本流信息的一致。〔3〕建设数字化工厂的意义经过数字化工厂工程的建设,将使企业在以下几个方面得益:①缩短新产品的上市周期;②减少新产品的开发本钱;③优化产品设计以利于加工;④优化生产线配置和布局,减少生产线准备和停机时间;⑤增加生产线设施生产力,提升生产效率;⑥改进工人的劳动强度,提升产质量量。石化数字化工厂的架构企业数字化管控一体化是采纳ERP/MES/PCS三层结构:过程控制层(PCS)、制造执行层(MES)、经营管理层(ERP)集成的现代化系统,可对生产经营进行科学地解析、议论和展望,对生产方案和经营策略及时进行调整,以适应多变的市场要求。企业资源方案系统〔ERP〕是市场经济和信息网络技术的睁开的产物。ERP着眼于企业内部资源的优化整合,增强对市场动向的及时掌握,为企业的高效经营管理供应强有力的支撑。实行ERP系统极大地有助于新系统的成立,推进从以方案为龙头、调换为中心的经营模式向以市场为导向、财务为核心的经营模式转变,以提升企业的核心竞争力。MES将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行变换、加工、传达,是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁。PCS是指DCS;FCS或DCS-FCS,FCS与ERP,MES构成企业综合自动化系统。〔1〕全厂自控方案石化厂的数字化管理与控制系统是三级系统,全厂管理和控制系统方案以下:①第一级管理系统包含办公管理系统ERP/MES及办公自动化(OA)②第二级生产管理系统各结合控制室的FCS--DCS控制系统经过网络设施与调换中心进行联网,生产调换人员可随时认识过程信息,以实现生产管理。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制(b)为了保证网络安全和数据及时传输的速度,在各卫星控制室与生产管理和调换中心之间设置独立的网络实现通信。(c)生产管理和调换中心可随时调用全厂主要电视监察图象;可显示全厂所有的可燃气体和有毒气体报警信号。③第三级数字化控制系统全厂设一个控制室或按地域设结合控制室,控制室是装置的操作中心,对相关的生产装置、公用工程及储运系统进行集中操作和管理,全厂数字化控制系统结构见图1-13-14。全厂数字化控制系统(DCS+FCS+MES+ERP)Firewall/ERPSwitchQuantumExplorerMESWeb-Browser(IE6)10/100MbpsPROCESSLAN第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制SwitchSwitch第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制OPCServerOPCServerOPCServerLCR1LCR2LCRNLCR1LCRN图1-13-14全厂数字化控制系统结构图4企业资源管理系统功能〔ERP〕ERP是一种科学的先进的管理思想和管理系统,其核心是以企业战略为导向对核心业务流程进行标准和优化;以市场为导向实现宏观规划和动向方案的亲近结合;以物流、信息流和资本流动向集成为手段,实现企业的人、财、物等资源的最正确利用,最后的目标是实现企业价值的最大化。主要功能以下:ERP系统主要作用是流程标准、业务集成、信息透明。ERP系统经过信息的动向集成实现了业务功能的无缝集成,不仅可以最大限度的保证信息的完好性、及时性和共享性,并且可以对核心业务进行自动化驱动和有效控制。ERP系统平常包含财务会计、管搭理计、销售分销、物流管理、生产方案、设施保护等核心模块。一个典型的ERP除了上述功能外,在不一样的应用中,可能还包含工程管理、投资管理、资本管理、人事管理等辅助功能。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制(1〕财务会计是ERP的核心,包含总帐、应收和对付帐款、财富管理、报表合并等根本功能,满足必需的财务管理需求。别的,财务会计经过与管搭理计、销售分销、物流管理等功能的集成,实现企业平常经营过程中财务会计的记录和管理。(2〕管搭理计平常包含本钱中心会计、产品本钱会计、盈利能力解析和利润中心会计等,它经过与销售分销、物流管理、采买、设施保护等功能的集成,获取及时的生产经营本钱数据,追踪企业的本钱构成和各样影响要素,实现全面的本钱估量、核算和控制。(3〕销售与分销平常包含客户管理、订单办理、价格管理、装运交货、开具发票、收款、销售信息解析等。它经过与财务会计、管搭理计、物流管理等功能的集成,正的确时地进行销售业务办理和为企业供应市场趋向、产品需求等信息反应。(4〕物流管理平常包含供应商管理、采买、库存管理、库房管理、发票校验、付款管理等。利用这一功能可实现对采买、库存及库房的动向管理,并经过与销售、生产方案和设施保护等功能的集成,获取及时的物料需求信息,及时地供应相关物流和库存方面的财务和本钱数据。(5〕生产方案涵盖了从宏观方案、销售方案、主生产方案、转动生产方案的全面管理。针对流程型和失散型行业生产的不一样特色和需求,ERP系统供应不一样的生产方案功能,包含面向订单、面向库存、面向最后装置等方案策略。生产方案模块经过与其他功能的全面集成,使工厂的方案、控制和执行部门密切联系起来,同时为采买和销售供应正确信息。(6〕ERP系统的设施保护功能支持与设施保护方案及加工维修任务相关的活动,它可以对设施保护和设施维修进行本钱方案、时间进度安排和能力方案的管理等,同时设施的可用度和维修方案又会生产方案的拟定供应依照。在这些通用的根本功能以外,ERP软件还包含一些适用于不一样的行业特别解决方案,如金融、保险、能源等。在石油化工领域,软件商针对全世界石油石化行业的业务和运营特色,开发了适用于石油石化行业的上游和下游生产经营的解决方案。上游解决方案包含油田生产和产品控制、油田结算、合同分配和合同定价等,下游解决方案包含碳氢化合物库存管理、储罐管理、运输分销和加油站管理等。5MES系统功能MES是企业综合自动化系统的中心环节,在ERP/MES/PCS整个系统中起到承上启下的作用。MES主要完成生产方案的调换与统计、生产过程本钱控制、产质量量控制与管理、物流控制与管理、设施安全控制与管理、生产数据收集与办理等功能。MES将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行变换、加工、传达,是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁。国内外大型石化企业已采纳MES,其MES主要由以下几局部构成:(1〕及时数据库与信息管理经过及时数据库,企业可集成生产方案与生产调换、先进控制与优化、设施保护与管理、动向本钱管理、化验信息系统、流程模拟与优化、ERP等系统,并把这些信息有机连在一起,在业务管理和生产控制之间起到上下贯穿、管控一体化的作用。(2〕生产方案与调换优化生产调换系统实行企业生产方案,保证全厂稳固、高效地生产。调换决策系统将生产方案、生产调换、工艺操作和油品储运等联系起来,提前展望生产和油品库存状况,并可进行调换优化。(3〕流程模拟与工程经过工程流程模拟与优化等先进技术,找到最正确的操作条件,在满足生产装置安全生产和产质量量合格的优化条件下进行生产,是石化企业挖潜增效的有效门路。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制(4〕先进控制与优化先进控制解决方案主要包含非线性控制器、在线监控、软仪表推理技术、优化控制器保护等,可应用于催化裂化、连续重整、大型延缓焦化及乙烯等各样生产装置。用线性规划(LP)为优化基础,控制器能使生产工况在最优卡边操作。当控制器投用后,还需要监控其性能,以便作周期性保护,使其保持精确度。闭环及时优化可增强妆置的靠谱性,并提升效益。(5〕数据校订与物料均衡经过及时数据库等系统,好多炼化企业已实现了生产过程数据的自动收集、生产装置的远程监测等,其数据校订与解析应用有以下几点:全厂生产工艺过程的物料、能源均衡计算;为本钱核算、收率核算、油品挪动、罐区管理和生产统计等应用供应正确靠谱的数据;诊断仪表故障,发现并及时办理跑冒滴漏现象;为生产方案和调换供应有力支持;为ERP等系统供应基础数据。(6〕及时动向模拟系统及时动向模拟系统可供应整个炼厂高精确度、多功能动向模拟,可用于设计、工厂开车、工厂改造等方面的操作改进,并经过提升炼厂生产能力和培训操作员技术,实现效益的最大化。在石化系统几家企业已应用MES系统,经过对物流的综合追踪管理,可有效降低油品的消耗,有了MES这套系统后对公用工程的数据可进行有效的管理,降低了能耗,提升了能源使用效率。石化企业踊跃睁开MES技术的应用,并推行及时数据库系统、物料均衡系统、炼油生产动向调换系统、实验室管理信息系统等,为企业ERP建设打下优异的数据基础;制造执行层MES的优化管理和控制,为企业增效节能、降低本钱,获得优异经济效益。6数字化的控制系统〔PCS〕PCS〔过程控制系统〕是对生产工艺过程自动控制---DC和FCS,主要完成工艺过程的控制,包含过程检测、仪表控制、电气控制和执行机构〔包含各样信号变换、驱动控制设施〕。现场总线数字化控制系统的特色:〔1〕数字化自动控制系统的实行现场总线在全世界睁开迅速,特别是在工业过程控制领域,产品日趋完美,并获取了广泛的应用。目前,全世界已安装的基金会系统超出12,000套,已安装的现场设施超出1000,000台以上;此中,在中国已安装系统超出100套,已安装现场设施超出数万台。基金会现场总线已在美洲、欧洲、亚洲以及大洋洲获取应用,最后用户普及各主要工业兴盛国家。基金会现场总线为石油化工企业供应了全数子化的控制系统。①赛科建筑新式石化数字化工厂,确定的三个目标:a〕将结合装置建成一个世界级装置,降低中国对进口石化产品的依赖性;b〕从进想到下游石化产品的生产效率进行全程自动控制;c〕工厂应采纳最初进的自动控制技术,保证企业在未来竞争中处于优势地位。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制艾默生将PlantWeb数字工厂结构成功应用于整个一体化工厂中,是迄今为止世界上最第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制大的基金会现场总线系统,在工厂的20000个控制设施中,有13000多个是经过鉴于现场总线技术的网络连接进行数据传达、工艺控制和设施诊断的。该数字化自动控制系统包含48000多个控制回路,大体166000I/O位号,约25000个节点经过硬接线方式连接到自动控制系统,系统中的电缆数目超出70000条。数字化结构集成了10套DeltaV系统,每套DeltaV系统均供应了全局历史数据库,并具备远程操作功能。这10套自动化控制系统均由一个远程控制室来实行控制。假如不采纳基金会现场总线系统,这将是没法实现的。PlantWeb数字工厂结构的采纳使赛科成为此刻世界上最初进的一体化结合工厂见图1-13-15。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制图1-13-15FCS控制系统图第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制②大型工程工程中FCS和DCS控制站集成。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制一种是FF-H1现场总线模块作为控制站的手下I/O模块,比方Emerson企业的DeltaV第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制系统。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制(a)FCS和DCS--I/O总线的集成特色:第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制除了安装现场总线接口板或现场总线接口单元外,不用对DCS再做其他改正;充分第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制利用DCS控制站的运算和控制功能块,即安全又可对现场总线仪表的功能块的增补;利用已有DCS的技术和资源,投资少,见效快,便于现场总线推行和应用。对主系统DCS功能要求主系统DCS功能应能与FF现场总线的性能实现集成,经过认证和测试并可在线下装;现场总线性能主要有:自动节点寻址、互操作性、利用标准DDL对设施直接组态、FF设施运行,保护和诊断数据的直接集成、调整参数,模式,报警和数据质量、调整参数,模式,报警和数据质量、无需关断网络,在主系统运行时就能实现现场设施的组态、无需调试和启动延缓,主系统应具备向现有网络/网段中增加新的现场设施并可进性所有组态、主系统应供应设施能力文件等。基金会现场总线技术可以保证智能现场设施根本PID控制功能的实现,所以决定将PID运算法那么下装到最后控制节点——阀门控制器。现场控制技术〔CIF〕提升了真切集散控制系统的靠谱性,极大降低了自动控制系统和现场控制设施间的数据通信负载,增强了系统的靠谱性。在阀门中执行单回路控制,而所有的复杂控制如串级控制和多变量策略均可在DeltaV第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制数字自动控制系统中实现。控制功能模块可以在任何现场设施中实现,或在自动系统中实现,因为它是一个具备简略拖放菜单的软件。当我们对不停改正的工厂进行更正时,这类简单的组态方式会节约大批的时间。世界级乙烯裂解一体化结合工厂的建成仅花销了27个月的时间,比方案提前了3个月,套一体化工厂所有顺利建成。这主要归功于聘用主要仪表供应商进行工程管理、采纳基金会现场总线的PlantWeb数字自动控制结构,从而加速了施工进度,保证了顺利运作,降低了保护花费,并为未来的睁开成立了一个先进、开放的平台。福建炼油乙烯的应用④旅大油田开发工程的应用旅大油田考虑到大型综合性平台应用现场总线技术效益更明显所以决定在旅大5-2和旅大10-1平台采纳现场总线系统,旅大4-2平台仍采纳传统系统。LD5-2/LD10-1平台的控制系统包含:过程控制系统〔PCS〕、紧急关断系统〔ESD〕和火/气探测系统〔F&G〕。其PCS采纳现场总线控制系统〔Fisher-RosemountDELTAV〕,H1采纳FF现场总线,H2采纳HSE100M以太网。ESD采纳安全仪表〔SIS〕控制系统,F&G采纳专用的火/气控制系统。旅大10-1油田CEP/WHPA平台的现场拥有208个FF装置,23个模拟量输入,总线上布有28个FF网段和6个FISCO本安网段。旅大5-2油田DPP平台的现场拥有178个FF装置,28个模拟量输入,总线上布有16个FF网段和7个FISCO本安网段。考虑到现场总线技术是初次在海上油〔气〕田开发工程中获取应用,所以设计中留有较多的余量,在正常状况下一个FF网段接16个FF装置,1个FISCO本安网段可接12FF装置。但在本工程中一个FF网段只连接了9个FF装置,1个FISCO本安网段只连接了10个装置。现场总线应用效益明显世界级乙烯裂解一体化结合工厂的建成仅花销了27个月的时间,比方案提前了3个月,套一体化工厂所有顺利建成。这主要归功于聘用主要仪表供应商进行工程管理、采纳基金会现场总线的PlantWeb数字自动控制结构,从而加速了施工进度,保证了顺利运作,降低了保护花费,并为未来的睁开成立了一个先进、开放的平台。现场总线数字控制系统的应用带来直接的经济效益,详尽表现以下:因为采纳了现场总线技术,使得设计、绘图的工作量简化,布线及调试时间大大缩短,安装本钱得以降低。不但这样,在其运行应用过程中,现场总线技术所带来的长远利益还将会进一步显现,如:优异的诊断能力;检修、保护的方便性;提升财富效率、降低运行本钱等。上海赛科石化是全世界最大的基金会现场总线工程之一。撑握现场总线的技术和知识对于成功实行一个基金会现场总线工程来说是特别重要的。作为最后用户,还必需调整工程的一些实行程序,以最大限度地发挥总线的优势。%,同时降低了故障率。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制中海油壳牌石化〔惠州〕采纳现场总线控制系统,拥有内置AMS管理软件,技术人员在控制室就能认识现场设施状态及故障状况,大大减少现场巡检。现场总线网络供应纠错和诊断功能,这保证了更精美的保护和更便利的安装。保护技师和仪表工程师发现现场总线的诊断能力使他们的工作更加简单和有效。现场总线应用于主机管理系统进行展望保护,提升了工厂靠谱性,并有效降低本钱。⑥FCS应用的几个问题跟着FCS技术性能和靠谱性提升,市场据有率将大幅度提升。依据目前FCS应用的经验,在应用FCS要注意以下几个问题:(a〕选型时要选FCS系统靠谱性高和保护性好的系统;〔b〕要关注全厂网络系统的安全性;冗余卡件自动切换及在线插跋;(c〕对预可保护功能,AMS要支持设施描述文件〔DDfile〕不停升级的现场设施。(d〕DCS-FCS通信协版本一致;FCS组态应进一步简化;(e〕SIF—ESD的工程应用;更多的现场总线仪表注册以便使现场仪表扩大应用范围。(f〕DCS-FCS集成控制系统是利用已有DCS的技术和资源,最实质的数字化控制方案,便于现场总线的推行和应用。今后,依据石化的需要,还要进一步开发和应用装置/工厂效能监察软件(U/PPM);设施展望维修和寿命周期管理(LCM);联机办理解析(OLPA);数据发掘技术及决策支持系统等,逐渐建成全世界性的及时企业〔RTE〕—全数字化工厂。第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制第十七章鉴于现场总线的数字化工厂及先进控制