上海赛科现场总线技术应用情况简述
(叶迎民 2011年11月16日)
【关键字】:现场总线,技术优势、应用经验
上海赛科119万吨/年乙烯联合装置位于上海化学工业区内,由英国石油、中国石化及上海石化三方合资建造。是当今世界上大规模采用现场总线技术的石油化工企业之一。
一、 赛科采用现场总线的数量规模
上海赛科共有10套集散控制系统,16个远程控制分站,累计部署现场总线(网段)共计2,475套。全厂实际安装现场总线仪表(包括FF控制阀)共计11,637台。分布情况如下:
|
Plant工厂 |
AEU芳烃 |
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总计 |
|
FF Segment/套 |
41 |
162 |
85 |
141 |
709 |
588 |
369 |
139 |
163 |
78 |
2475 |
|
FF Instrument/台 |
207 |
989 |
338 |
1005 |
2984 |
2598 |
1483 |
526 |
1050 |
457 |
11637 |
注1:数据统计时间:2011年8月
注2:网段和设备配置比例:2475:11637=1:4.7
二、 赛科对现场总线技术优势的理解
每一个现场总线的用户对于该技术带来的优势可能有不同的理解,赛科对此的体验包括:
现场总线的接线方式是将多台仪表并联汇集到一个网段通过一根主干线接入位于控制分站的DCS机柜室。这种架构可以节省了大量的仪表主干电缆、I/O输入/输出卡、DCS编组接线柜,及外站机房空间资源占用。按FF规范的最高上限,理论上可以节省16倍。按照上述的实际装机配置的统计比例,节省了4.7倍的资源。
现场总线仪表通过即插即用的链接方式接入DCS系统,即上位机通过网络扫描可以准确地识别仪表设备,并将组态的数据下载到设备中去,这种方式不仅是一种智能化的方式,而且其意义在于可以大大地方便并加快了仪表回路调试的过程和装置开车进度。
现场总线在添加仪表设备方面具有很好的灵活性和可扩充性。新增的仪表设备通过现场接线箱加入到现有的网段中运行,无需另行敷设主干线路,按照赛科标准约定的每个网段最高不超过12台仪表的配置,在不需改变现有的主干网的拓扑结构的情况下,理论上可以再继续追加18,063台仪表。
现场总线的网络本质上是数字化的通信网络,支持除了工艺过程测量、控制信号以外的更多的附加的信息(组态、诊断、优化)的传输,全数字化的网络为工厂管控一体化及信息化应用开发提供了基础的条件和环境。当然,H1现场总线在这一领域也的确存在瓶颈,即其31.25Kbps的带宽上限。
在现场总线的环境下,数据的交换和运算可以不通过DCS,而是在现场设备内置的软件模块之间完成,包括工艺的测量数据传送和PID的控制,这种控制方式称为CIF(Control In Field)控制;现场就地分散控制的优点在于,可以大大降低DCS控制器的负荷及网络通信的负荷;其次,当上位机控制站出现故障时,不影响现场设备控制运行,大大地分散了风险。
赛科在现场总线上的应用经验
每一个现场总线的用户对于该技术的经验可能有不同的感觉,赛科得到的经验包括:
赛科采用FDS(Function Design Specfication)功能设计规范对现场总线的实施进行了约定,并不断完善和修订这一规范。例如,赛科经过不断的探索和优化,成功地实施了CIF控制策略,并逐步提高了这种控制的可用性和可靠性。而在一些同样是采用现场总线的项目中,并没有完成这一部署和应用。
赛科在仪表和数字阀门控制器上执行了MIV(Main Instrument Vendor主体仪表供应商)的采购策略,使用统一的软硬件产品及技术。对这些仪表进行规范化的管理,包括参数的设置标准定义。同时,充分利用现场总线的平台,成功地进行了大规模的阀门性能诊断技术的应用。降低阀门维修成本、改进阀门运行可靠性,优化控制精度。
赛科认识到现场总线物理层的完好性直接影响到现场总线运行的可靠性。现场总线具有一定的容错性,因此隐蔽的缺陷常常造成随机的失效和影响,并给故障的排查带来困难。赛科在基建时虽然没有部署网段物理层故障在线监测系统,因为在当时(2003-2004年)还没有相应的成熟和完整的技术。但是,随着高级诊断技术的出现和发展,赛科充分利用离线诊断技术,通过人工测量发现并修复存在于网段上的缺陷(设备进水,绝缘损坏、屏蔽失效、信号噪音等),从而改善现场总线的物理层的通信环境质量,提高系统运行的可靠性。















