上海賽科現場總線技術應用情況簡述
(葉迎民 2011年11月16日)
【關鍵字】:現場總線,技術優勢、應用經驗
上海賽科119萬噸/年乙烯聯合裝置位于上海化學工業區內,由英國石油、中國石化及上海石化三方合資建造。是當今世界上大規模采用現場總線技術的石油化工企業之一。
一、 賽科采用現場總線的數量規模
上海賽科共有10套集散控制系統,16個遠程控制分站,累計部署現場總線(網段)共計2,475套。全廠實際安裝現場總線儀表(包括FF控制閥)共計11,637臺。分布情況如下:
|
Plant工廠 |
AEU芳烴 |
AN丙烯腈 |
BEU丁二烯 |
EBSM苯乙烯 |
ETU乙烯 |
OSBL公用工程 |
PE聚乙烯 |
PP聚丙烯 |
PS聚苯乙烯 |
SAR硫酸回收 |
TOTAL總計 |
|
FF Segment/套 |
41 |
162 |
85 |
141 |
709 |
588 |
369 |
139 |
163 |
78 |
2475 |
|
FF Instrument/臺 |
207 |
989 |
338 |
1005 |
2984 |
2598 |
1483 |
526 |
1050 |
457 |
11637 |
注1:數據統計時間:2011年8月
注2:網段和設備配置比例:2475:11637=1:4.7
二、 賽科對現場總線技術優勢的理解
每一個現場總線的用戶對于該技術帶來的優勢可能有不同的理解,賽科對此的體驗包括:
現場總線的接線方式是將多臺儀表并聯匯集到一個網段通過一根主干線接入位于控制分站的DCS機柜室。這種架構可以節省了大量的儀表主干電纜、I/O輸入/輸出卡、DCS編組接線柜,及外站機房空間資源占用。按FF規范的最高上限,理論上可以節省16倍。按照上述的實際裝機配置的統計比例,節省了4.7倍的資源。
現場總線儀表通過即插即用的鏈接方式接入DCS系統,即上位機通過網絡掃描可以準確地識別儀表設備,并將組態的數據下載到設備中去,這種方式不僅是一種智能化的方式,而且其意義在于可以大大地方便并加快了儀表回路調試的過程和裝置開車進度。
現場總線在添加儀表設備方面具有很好的靈活性和可擴充性。新增的儀表設備通過現場接線箱加入到現有的網段中運行,無需另行敷設主干線路,按照賽科標準約定的每個網段最高不超過12臺儀表的配置,在不需改變現有的主干網的拓撲結構的情況下,理論上可以再繼續追加18,063臺儀表。
現場總線的網絡本質上是數字化的通信網絡,支持除了工藝過程測量、控制信號以外的更多的附加的信息(組態、診斷、優化)的傳輸,全數字化的網絡為工廠管控一體化及信息化應用開發提供了基礎的條件和環境。當然,H1現場總線在這一領域也的確存在瓶頸,即其31.25Kbps的帶寬上限。
在現場總線的環境下,數據的交換和運算可以不通過DCS,而是在現場設備內置的軟件模塊之間完成,包括工藝的測量數據傳送和PID的控制,這種控制方式稱為CIF(Control In Field)控制;現場就地分散控制的優點在于,可以大大降低DCS控制器的負荷及網絡通信的負荷;其次,當上位機控制站出現故障時,不影響現場設備控制運行,大大地分散了風險。
賽科在現場總線上的應用經驗
每一個現場總線的用戶對于該技術的經驗可能有不同的感覺,賽科得到的經驗包括:
賽科采用FDS(Function Design Specfication)功能設計規范對現場總線的實施進行了約定,并不斷完善和修訂這一規范。例如,賽科經過不斷的探索和優化,成功地實施了CIF控制策略,并逐步提高了這種控制的可用性和可靠性。而在一些同樣是采用現場總線的項目中,并沒有完成這一部署和應用。
賽科在儀表和數字閥門控制器上執行了MIV(Main Instrument Vendor主體儀表供應商)的采購策略,使用統一的軟硬件產品及技術。對這些儀表進行規范化的管理,包括參數的設置標準定義。同時,充分利用現場總線的平臺,成功地進行了大規模的閥門性能診斷技術的應用。降低閥門維修成本、改進閥門運行可靠性,優化控制精度。
賽科認識到現場總線物理層的完好性直接影響到現場總線運行的可靠性。現場總線具有一定的容錯性,因此隱蔽的缺陷常常造成隨機的失效和影響,并給故障的排查帶來困難。賽科在基建時雖然沒有部署網段物理層故障在線監測系統,因為在當時(2003-2004年)還沒有相應的成熟和完整的技術。但是,隨著高級診斷技術的出現和發展,賽科充分利用離線診斷技術,通過人工測量發現并修復存在于網段上的缺陷(設備進水,絕緣損壞、屏蔽失效、信號噪音等),從而改善現場總線的物理層的通信環境質量,提高系統運行的可靠性。















