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石油化工工业集成自动化系统的现状与发展黄步余中国石化工程建设公司(SEI)2011.9内容*石油化工工业发展概况及挑战*主自动化系统供应商(MAV)策略*自动化系统网络安全策略*石油化工现场仪表的应用与发展*石油化工工业持续稳定发展；*石化产品需求增长、产品产量、品种及质量提高；*原油价格波动，生产成本提高，经营风险加大；*大型炼油、乙烯及炼化一体化项目建成并投产运行；*集成自动化系统水平提高，强化现代化企业精益管理；*安全、节能、降耗、环保及清洁生产等规范要求严格；*强化生命周期服务，降低生命周期成本，获取最大利润。石油化工工业发展概况新建大型炼油项目*8MTA海南实华炼油项目*8MTA福建炼化一体化项目*10MTA青岛炼油项目*10MTA独山子炼化一体化项目*10MTA天津炼化一体化项目*10MTA钦州炼油项目*12MTA惠州炼油项目*10MTA抚顺炼化一体化项目*10MTA四川炼化一体化项目新型大型乙烯项目*1,100KTA上海赛科乙烯项目*800KTA广东惠州乙烯项目*700KTA扬巴一体化乙烯项目*1,000KTA茂名乙烯项目(扩建)*800KTA福建炼化一体化项目*1,000KTA天津炼化一体化项目*1,000KTA镇海乙烯项目*1,000KTA独山子炼化一体化项目*800KTA抚顺炼化一体化项目*800KTA武汉乙烯项目*800KTA四川炼化一体化项目*原油资源短缺，依靠进口原油加工；*原油资源劣质化，原油加工难度大；*炼油及石化原料需求矛盾越来越突出；*原油价格波动，生产成本提高，经营风险加大；*世界著名石化公司在中国建厂，市场竞争激烈；*安全、节能、减排、环保等规范要求严格；*降低生命周期成本，提高现代企业管理水平；石油化工工业面临挑战*重视原油资源研究，建立安全可靠的原油供应体系；*加快石化工业结构调整，实施炼油化工一体化项目；*加大科技创新，优化工艺流程，提高加工深度和产品质量；*应用信息化自动化集成技术，提升现代企业管理水平；*安全、节能、降耗、环保优先；*煤化工、煤制油、煤制烯烃、甲醇制烯烃等示范工厂稳步发展；*新能源、新工艺、综合利用开发研究，促进制造行业发展；石油化工工业实施策略*健康、安全及环境有可靠保证；*高质量的过程测量、控制，友好的人机界面；*集成自动化系统可靠、可用及可维护，减少非计划停车；*提供准确、实时（历史）、无缝的信息数据；*提供预测维护计划、采购计划及存量控制；*提供生产管理、计划调度、经营管理优化，满足市场需求；*推进信息化自动化系统集成技术的应用和发展；石油化工集成自动化系统的目标*分散控制系统/现场总线控制系统(DCS/FCS)*安全仪表系统(SIS)*火灾和气体检测系统(FGS)*压缩机控制系统(CCS)*转动设备监视系统(MMS)*设备包控制系统(PECS)*分析数据采集系统(ADAS)*罐区数据采集系统(TDAS)*储运自动化系统(MAS)*设备管理系统(AMS)*操作数据管理系统(ODS)*先进控制，实时优化(APC),(RT-OPT)*操作培训仿真系统(OTS)石油化工集成自动化系统*上海赛科90万吨/年乙烯项目，中国石化与英国石油公司（BP）合资建设；*建设投资约27亿美元。2005年6月投产运行。2009年扩建为110万吨/年乙烯；*项目包括10套生产装置、公用工程及辅助设施、厂外工程；*全厂1个中央控制室，14个现场机柜室；*采用主仪表供应商策略（MIV）；SPC,BP,SEI,EMERSON共同完成;*集成自动化系统规模：DCSI/O141800SISI/O9500DCS控制器125人-机接口265*该项目是世界上乙烯工厂第一个采用基金会现场总线技术并取得成功应用;FF现场总线设备11000FF现场总线网段2470集成自动化系统应用（一）*CSPC惠州80万吨/年乙烯项目，中国海洋石油总公司(CNOOC)与SHELL石油公司合资建设；*工程投资约47亿美元。2006年建成投入运行。*项目包括12套生产装置、公用工程及辅助设施、厂外工程；*全厂3个中央控制室，19个现场机柜室。*采用PMC(ProjectManagementContractor)项目管理模式。*采用主仪表供应商(MainAutomationContractor-MAC)，由PMC,EPC,YOKOGAWA共同完成；*该项目是世界上石油化工联合工厂最大的现场总线技术成功应用项目之一。*集成自动化系统规模：DCSI/O157500SISI/O12500FGSI/O4700合计174700现场总线设备约12650现场总线网段约2700集成自动化系统应用（二）*天津1000万吨/年炼油、100万吨/年乙烯一体化项目，中国石化独资建设；*建设投资约268亿人民币。2010年1月投产运行；*项目包括10套炼油装置、9套化工装置、公用工程及辅助设施、厂外工程；*全厂2个中央控制室，20个现场机柜室；*采用主自动化系统供应商策略（MAV），由SEI、天津石化公司及YOKOGAWA共同完成；*集成自动化系统规模：DCSI/O143900SISI/O14800DCS控制器（冗余）105SIS控制器（冗余）27人-机接口208各种机柜645集成自动化系统应用（三）*镇海100万吨/年乙烯项目，中国石化独资建设；*建设投资约210亿人民币。2010年6月投产运行；*项目包括10套生产装置、公用工程及辅助设施、厂外工程；*全厂4个中央控制室，22个现场机柜室；*采用主自动化系统供应商策略（MAV），由镇海炼化,SEI及HONEYWELL共同完成；集成自动化系统规模：DCSI/O153000DCS控制器（冗余）95人机接口216SISI/O10800SIS控制器（QMR）28集成自动化系统应用（四）*青岛1000KT/Y炼油项目，中国石化独资建设；*工程投资约140亿人民币。2008年建成投产；*项目包括15套生产装置、公用工程及辅助设施、厂外工程；*全厂1个中央控制室，17个现场机柜室；*采用主自动化系统供应商策略（MAV），由SEI、青岛炼化及SIEMENS共同完成；集成自动化系统规模：DCSI/O27000DCS控制器（冗余）43操作站168各种机柜286集成自动化系统应用（五）*大型炼化一体化、炼油、乙烯项目建设管理需要；*同时建设多个生产装置、公用工程及辅助设备、厂外工程；*有多个国外、国内工程承包商(EPC)合作；*项目建设投资大，集成自动化水平高，自动化系统规模大；*全厂设一个或几个中央控制室，多个现场机柜室；*全厂集成自动化系统标准化、规范化；*减少管理风险，加快建设周期，利用有效资源；*工程建设需要自动化系统集成商作为合作伙伴。主自动化系统供应商(MAV)策略*能应对现代化大型石化项目建设、运行的挑战和需求；*多个生产装置，公用工程及辅助设施等集成自动化系统同步；*MAV与业主编制功能设计规范，确保集成自动化系统标准化；*MAV负责集成自动化系统实施，有助于对国内外多个EPC管理；*确保集成自动化系统工程高质量、高水平；*有利于集中操作管理，全厂资源优化，降低生命周期成本。主自动化系统供应商(MAV)实施*总体方案；*网络结构；*硬件/软件配置；*工程管理及作业程序；*功能设计规范标准；*工程设计、组态、生成、调试；*第三方系统集成、调试；*操作及维护支持服务等。主自动化系统供应商(MAV)实施*选择著名自动化制造厂，有大型石化项目的执行能力和经验；*在中国有系统工程中心，提供快捷、优质、长期的服务；*MAV与业主、EPC组成团结的管理组，责任明确，资源共享；*项目管理及执行程序标准化，加强计划、质量及费用等控制；*各EPC采用统一工程标准，集成自动化系统功能设计标准化；*培训、组态、集成（包括第三方系统）、调试等在中国进行。主自动化系统供应商(MAV)实施*过程自动化服务-工程及设计-项目管理-系统组态-调试及开车-资源及成-控制系统改造-过程优化主自动化系统供应商(MAV)服务*系统支持服务-系统性能优化-系统生命周期管理-系统升级及增强-远程和现场支持-系统工程及备件支持-系统工程及维护支持-系统培训支持*资产优化服务-资产优化策略-程序设计-新技术应用-计划实施-诊断及支持-资产管理主自动化系统供应商(MAV)执行阶段第一阶段：MAV定义阶段*工作内容：确定MAV实施策略；编制各工作包MAV询价规格书；组织技术交流；完成各工作包MAV招标、投标、评标和授标工作。*工作目标：业主与各工作包MAV确定采购合同和框架协议。*完成阶段：基础设计结束前后一个月。主自动化系统供应商(MAV)执行阶段第二阶段：MAV先期介入阶段*工作内容：MAV编制各工作包项目执行计划和作业程序文件；MAV编制各自动化系统功能设计规格书；业主对文件进行审查；MAV配合各装置设计院完成各自动化系统硬件和系统软件的设计。*工作目标：确定各工作包项目执行计划和程序文件；确定各自动化系统功能设计；确定各装置和各区域MAV自动化系统硬件和系统软件的构成。*完成阶段：详细设计开始后三个月。主自动化系统供应商(MAV)执行阶段第三阶段：MAV执行阶段*工作内容：确定各工作包分装置采购合同；MAV工厂制造，应用软件组态,工厂检验等工作，配合现场检验、安装和系统调试工作。*工作目标：MAV供货范围内的各自动化系统顺利投入全厂装置的开车运行。*完成阶段：全厂投入商业运行。*自动化系统网络分三层：过程控制网络（PCS）、生产管理网络（MES）、工厂信息网络（ERP）*InternetTCP/IP协议广泛采用，为不同网络之间、不同控制系统之间信息交换、资源共享提供功能强大的网络协议支持；*工业PC机及网络系统设备（交换机、路由器、网关、防火墙等）广泛用于过程控制系统，通用性、互换性、开放性提高；*自动化系统网络安全威胁包括广播风暴、病毒攻击、非授权使用等；*合理的网络架构及功能划分、冗余容错技术、各层次网络间隔离；*过程控制网络按生产装置设LAN、独立数据库、防病毒措施、设域控制器，加强权限设置管理；*过程控制网络与生产管理网络、工厂信息网络连接应设硬件防火墙/DMZ区、OPC服务器等；自动化系统网络安全策略计算机网络主要安全威胁*广播风暴*窃听*拒绝服务*假冒欺骗*破坏数据完整性*非授权使用*病毒攻击DCS系统主要安全威胁*广播风暴*非授权使用*病毒攻击DCS系统基本是自闭网络,与公网不联;DCS系统特有的冗余容错等安全措施;自动化系统网络安全策略*合理的网络架构和功能划分*DCS系统特有的冗余容错技术*系统网络安全FDS及操作维护*DCS生命周期支持自动化系统网络安全策略自动化系统网络安全策略*DCS系统网络架构应有清晰的网络层次,如过程控制层、生产管理层、工厂信息层等；各层网络间应隔离;*主要生产装置设置独立的LAN,数据库独立,隔离网络广播风暴;*多套生产装置DCS系统在同一个LAN内，或生产装置规模太大，应划子网络,选用带路由功能的网络交换机;*DCS网络与公共网络不应直接相连；外部访问应通过防火墙和/或DMZ区、OPC服务器等;*DCS系统网络应设防病毒措施，定期更新升级验证的病毒库;*大型DCS网络建议设域控制器，加强权限设置、访问管理、身份认证等管理;*大型DCS网络建议设置全厂的时钟同步服务器.自动化系统网络安全策略*控制器CPU,供电,通信,控制I/O卡,控制网络交换机等冗余配置;*FAR至CCR的光缆冗余配置,采用“一天一地”敷设方式;*BUS1和BUS2的系统电缆采用不同的颜色;*组态数据、历史数据、长趋势数据等多站备用;*HIS站合理分组,多站备用;*DCS系统的组件诊断报警功能.*石油化工智能数字工厂是发展趋势，它具有以下特点：–健康，安全和环保；–提高可靠性及可用性；–提高产品产量和质量；–提高设备运行效率；–减少项目风险，成本；–降低运行和维护成本；–减少浪费和返工；–降低能耗成本；*改变人们的观点，改变管理方式和维护方式，才能充分发挥现场智能的作用，真正实现智能数字工厂。石油化工智能数字工厂*