大型石化装置全集成自动化系统和FF现场总线的应用

大型石化装置全集成自动化系统和FF现场总线的应用.txt你不能让所有人满意，因为不是所有的人都是人成功人士是—在牛B的路上，一路勃起你以为我会眼睁睁看着你去送死吗？我会闭上眼睛的本文由rongjianbin贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。大型石化装置全集成自动化系统石化装置全集成自动化系统和FF现场总线技术的应用现场总线技术的应用上海赛科教授级高工吴国良2005-12-6目录1.2.3.全集成管理系统网络集成的可靠性要求90万吨年乙烯联合装置全集成自动化系统概况万吨/年乙烯联合装置全集成自动化系统概况1）与DCS控制系统关联的网络）控制系统关联的网络①DCS控制网络网络)②远程访问服务网络(RAS网络网络网络）③中央历史数据库网络（PI网络）网络WEB服务器网络④网络)⑤先进控制和优化系统网络(APC网络网络⑥通过MODBUS串行数据链与通过串行数据链与DCS通信的其它检测、控制系统通信的其它检测、串行数据链与通信的其它检测的报警和事件历史（⑦SIS的报警和事件历史（SOE）用OPC总线的报警和事件历史）系统的AMSHART总线⑧SIS系统的系统的总线⑨基金会现场总线2）安全连锁（SIS）系统网络）安全连锁（）（1）安全连锁系统（SIS）控制器与外部连接的网络安全连锁系统（）安全连锁系统（（2）安全连锁系统（SIS）内部连接的网络）43）仪表局域网）（1）仪表局域网插座（RS485），）仪表局域网插座（），（2）气相色谱分析仪系统（GC）控制器）气相色谱分析仪系统（）（3）机械设备监视系统（MMS））机械设备监视系统（）（4）APC操作网络）操作网络4）闭路电视（CCTV）局域网）闭路电视（）5）火灾和可燃气体系统网络（F&G）））6）电气局域网络（MCC））7）实验室信息管理系统）实验室信息管理系统(LIMS)8）办公室局域网（OFFICELAN））FF现场总线技术应用现场总线技术应用1）FF现场总线的优点）现场总线的优点现场总线具有开放性，（1）FF现场总线具有开放性，互操作性与互用性）现场总线具有开放性（2）FF现场设备的智能化与功能自治化）现场设备的智能化与功能自治化（3）系统控制功能高度分散化）（4）数字信息技术发展迅速，今后数字技术的发展打下了基础）数字信息技术发展迅速，（5）节省安装材料和调试工作量）（6）利用资产管理系统功能，降低设备生命周期成本）利用资产管理系统功能，（7）模型装置技术的应用投资分析）模型装置FF技术的应用投资分析2）FF总线物理层）总线物理层（1）物理信号转换）现场总线网段（（2）H1现场总线网段（Segment）硬件的限制条件）现场总线网段）3））4））5））6））7））数据链路层（1）链路活动调度器（LAS））链路活动调度器（）A周期性时间的调度的通讯B非周期性时间的调度的通信（2）活动维护表）（3）现场总线访问子层（FAS））现场总线访问子层（）用户应用层（1）模块的应用）（2）现场总线段的功能块设置规定现场总线回路的测试（1）总线电缆的电阻，电容和绝缘测试）总线电缆的电阻，（2）直流电压检查）（3）波形测试）调试FF总线设备调试总线设备FF现场总线使用中出现的问题分析现场总线使用中出现的问题分析（1）存在的主要问题）（2）现场总线的检查手段）1.全集成管理系统大型企业全集成管理系统分三个层次ERP:(EnterpriseResourcePlanning)企业资源计划：财务，人事（HR），采购，生产计划，维修（SAP），销售MES:(ManufacturingExecutionSystems)生产执行系统是工厂层面系统，能够优化从发布命令到最终完成的整个生产活动。典型的生产执行系统包括：实时过程信息（PI）、质量信息（LIMS）、成本，工厂生产事件信息的采集、历史存储、分析和报告的信息系统集成，培训，CAD，HSE，效评估绩。PCS:(ProcessControlSystem)过程控制系统：●DCS控制系统，●SIS安全连锁系统，●火灾和可燃气体报警连动系统（F&G），●转动机器检测保护系统（MMS），●在线色谱检测网络（GC），●电气设备检测控制系统（MCC），●CCTV网络监视系统，等90万吨/年乙烯联合装置包括有10套石油化工生产装置及公用工程设施。每个生产装置都有自己的各种控制系统。将这些系统集成为一个大的系统是为下列部门服务：1企业高层的经营决策，2生产管理层的计划调度，3安全部门的监视管理，4设备管理部门的资产管理，制定维护、检修计划，这些部门可以从自动化集成系统获取经营管理，生产调度，维护、检修所需要的各种工艺参数，安全状态，设备运行状态参数，故障检测信息等，以达到增加产量，提高产品质量，减低工厂设备运行周期成本，提高管理水平，满足商业需求，实现最大利润。我们不仅要将一个装置内各种控制系统信息集成起来，而且要将全厂所有装置的控制系统和信息集成起来，成为一个管、控一体化的全集成主控制系统，使工厂各部门能够共享信息资源。实现这种全集成的手段是网络通信技术2.网络集成的可靠性要求1)一般监视系统网络，可采用单路通信网络。2)重要的控制、连锁系统网络，采用双冗余通信网络。3)对于重要的网络要求有最高等级的安全性，所有互连的网络之间应配备防火墙。4)除了与生产装置现场的检测和控制设备外，DCS内部的数据高速公路上不应与外部有直接的连接。5)SIS安全连锁系统的DI、DO信号使用硬导线连接。6)数据库和应用软件的使用应通过密码保护的手段，使其限制在授权用户的范围内。7)整个现场范围内的通信光缆应至少有50%的冗余量。在需要双冗余信号的情况下，应使用二种光缆路径敷设，（一路走地下埋设，另一路走架空电缆桥架。）3.90万吨年乙烯联合装置万吨/年乙烯联合装置全集成自动化系统概况被全集成的自动化系统和网络包括:被全集成的自动化系统和网络包括1）与DCS控制系统关联的网络,2）安全连锁（SIS）系统网络,3）仪表局域网,4）闭路电视（CCTV）局域网,5）火灾和可燃气体系统网络（F&G),6）电气局域网络（MCC），7）实验室信息管理系统（LIMS），8）办公室局域网（OFFICELAN）。1）与DCS控制系统关联的网络）控制系统关联的网络之间通信用控制器AMS/RAS/We服务器工程师站时间服务器RAS/SOE工厂历连续历史史事件服务器服务器服务器辅助操作站应用站操作站中央控制室卫星控制站冗余控制器操作站通过MODBUS与DCS通信的系统SIS安全连锁保护系统(冗余通信）B.电气智能开关装置数据集中器（INSUM-ICU）（冗余通信）C.电气MCC的数据集中器，远方终端单元（RTU560）系统D.火灾和可燃气体报警连动系统（F&G）（冗余）E.机械设备监视系统（MMS3500）（冗余）F在线气相色谱分析仪系统（GC）（冗余）G各装置DCS与设置在CCR内的数据交换用DCS的连接，它直接连接在某一DCS的控制网络上，但与其它DCS是用通信连接）控制网络(冗余）图1DCS控制网络①DCS控制网络每套DCS控制系统均有一个安全的、双冗余的DCS控制网络（例如，DeltaV控制网络）。它连接：DCS控制器（MD）（安装在生产装置卫星控制站内），操作员站（OS)（安装在中央控制室内,卫星控制站内也有一个），DCS工程师站（ES）（安装在中央控制室），各种用途的应用站(AS)（安装在中央控制室），这种DCS控制网络实际上是一个专用协议的以太网IEEE802.310/100baseT/F。见图一。●●●●时服器NTP)中历间务（央史APC服器务管员程站管员作NO1NO2卫理工师理操站数库PINO1NO6据（星NO1NO8NO1NO8防墙火)仪网表络中控室央制NO1装应站置用工师历事程站史件务应站时服器服器用间务连历续史服器应站务用仪网表络NO10装应站置用网（余络冗）网络中历数库央史据网络（工师历事程站史件务应站时服器服器用间务连历续史服器应站务用图（)APC,WEB,PI,RAS网二络图二中显示了7个网络，它们分别是：图二中显示了7个网络，它们分别是：网络)②远程访问服务网络(RAS网络网络它连接：●每个DCS系统有一个起远程访问服务作用的应用工作站（AS），这些应用工作站是与各自的DCS的控制网络（DeltaV）相连接的，●8个专业远程工程师站（ES）（设置在CCR内的），●8个远程监视员操作站（OS）（设置在CCR内的）。这些专业远程工程师站和远程监视员操作站每次可以为10套DCS中的任何一套DCS服务。这个网络是双冗余网络。●DCS和SIS使用的时间服务器（执行网络时间协议NTP），它确保所有控制器和工作站的时钟都依据一个共同的时间基准源而相互保持同步。该基准时间通过一个GPS卫星接收器传递到NTP服务器中。③中央历史网络（PI网络）网络它连接:●各DCS负责记录和储存工艺数据的连续历史记录应用工作站（AS-03），同时与自己的DCS控制网络连接，●此网络通过防火墙与设置在行政大楼办公室内的中央历史数据库服务器（中央PI）相连接。他将各生产装置的工艺数据通信到全厂范围的中央历史数据库中，供企业各部门查阅。见图二。④WEB服务器网络它连接：●每套DCS系统的负责发送WEB图形的应用工作站（AS-01），●通过防火墙与设置在行政大楼办公室内的办公室局域网（OFFICELAN）相连接。他能提供制作成WEB形式的信息和图形，例如报警信息分析报告(KPI)供企业各部门查阅。见图二。⑤先进控制和优化网络(APC网络网络)网络它连接：●各装置的先进控制和优化系统的APC服务器，●对应装置的DCS控制网上的专用OPC应用工作站（AS-04）。先进控制APC服务器中的计算结果，控制数据和DCS的实时数据通过APC网络相互传送，可实时处理各种设定点及其它控制参数。OPC应用工作站的主要功能是起OPC通信作用和放置在DCS中没有的中间计算模块。与该先进控制相关的硬件放置在控制室中。APC网络是冗余的。●APC服务器还与仪表网络连接，在仪表网络一节中说明。见图二。通过MODBUS串行数据链与串行数据链与DCS通信的其它检⑥通过串行数据链与通信的其它检测、控制系统有：A）SIS安全连锁保护系统，使能在DCS的操作员站上显示SIS系统的检测数据，也可以参加DCS的连锁逻辑控制和程序控制。B）电气智能开关装置数据集中器，例如INSUM-ICU，使能在DCS的操作员站上（通过电机操作面板）显示和操作电机设备，控制电机启动、停止、正、反运转和禁止启动等操作。C）电气MCC数据集中器和远方终端单元，使能在DCS的操作员站上监视供电系统分布，大功率电机的电流、温度等参数等。D）火灾和可燃气体报警连动系统（F&G），E）转动机器轴振动，轴位移检测系统（MMS），F）气相色谱分析仪系统（GC）。G）各DCS之间数据通信连接。的报警和事件历史（⑦SIS的报警和事件历史（SOE）用OPC总的报警和事件历史）线它连接：●各DCS系统的用于收集报警和事件历史（SOE）的应用工作站（AS-02），●各生产装置卫星控制站(outstation)内的SIS控制器，通过安装在报警和事件历史应用工作站（AS-02）内的OPC软件读取来自SIS系统的SOE报警和事件历史（A&E）信息。这是个冗余的网络。见图四。系统的AMSHART总线⑧SIS系统的系统的总线它连接：●各DCS系统的AMS应用工作站（AS-01），●各生产装置卫星控制站内的SIS系统I/O点的HART信号转换卡连接，收集SIS系统现场仪表的资产管理信息。见图四。⑨基金会现场总线它连接：●DCS的总线通信卡H1，●总线冗余电源，●现场仪表专用端子，●现场总线仪表设备，基本会现场总线是执行H1协议，通信频率是31.25Kb/s。见图三。H1卡卡每块H1卡有两个通道每块卡有两个通道现场总线电源现场总线专用端子总线干线总线支线总线干线现场总线电源现场总线专用端子总线支线总线支线现场总线设备现场总线设备图三现场总线图2）安全连锁（