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2009-9-241基于现场总线的石化数字化工厂2009-9-242目录一,石化仪表控制系统的发展;二,数字化工厂的概念;三,石化数字化工厂构架;四,数字化控制系统的施实；五,现场总线应用效果显著六,应用FCS注意的几个问题;2009-9-243一,石化仪表控制系统的发展1，1975年以前，模拟仪表时期,控制室及现场均采用的是模拟仪表或单回路控制器。模拟控制仪表装在控制室的仪表盘上,现场仪表送信号到控制室；(1975年以前)2009-9-2442，1975年后DCS取代控制室内的模拟仪表，用CRT显示，现场仪表是模拟的。DCS---在控制室用CRT取代仪表盘，但现场仪表安装没大变化；四线变二线；1975年至今,石化上了近千,开始上DCS还是不上DCS也是争论的，也是有个过程—30年。2009-9-245仪表与控制系统应用的变革3，10年前DCS有不足点(开放性)，国外大公司联合开发了FCS。近10年发展的很快，应用，推广全世界已安装的基金会系统超过12，000套。什么是现场总线控制系统:由现场网络，控制单元，现场总线仪表组成现场总线控制系统。FCS不仅取代控制室内的模拟仪表，用CRT显示，现场仪表也改用数字化现场总线仪表。是全数字化仪表控制系统。FCS—在控制室用CRT取代仪表盘；现场仪表安装有变化---连接在网段上；2009-9-246FCS----这是非常大的变革----全厂仪表与控制有一大的变革。一个石化厂现场仪表的数量很多。上千台或上万台表—要用数字化仪表—现场总线仪表。4，DCS-FCS与ERP/MES集成全厂性的数字化管控一体化的系统，逐步建成石化数字化工厂。另外，无线网络系统也发展了。2009-9-247“...dedicatedtoasingleinternationalfieldbus.”©2003FieldbusFoundation12TheDigitalPlant‘ChangestheGame’foraStepChangeinResultsTheDigitalPlant‘ChangestheGame’foraStepChangeinResultsValueCentralizedDCSHardwiredPanelBoardsDigitalPlantArchitectureTime2009-9-2481,远程监视(FullDigital-全数字化)•仪表・设备的远程诊断•报警处理•管理人的作业2,远程作业•远程操作•远程（高级)控制•改善效率的活动•外部采购2009-9-249二,数字化工厂的概念数字化工厂结构是一个新的发展趋势,它对石化行业的改善及获得效益将会起到巨大的作用!随着数字化工厂的建设,功能不断增加,企业的收益不断增加.1,华东理工大学-艾默生过程管理公司联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。2009-9-24102,国外仪表专家理念;(1)采用最新的感知技术和全数字式总线网络得到信息能很好地监视工厂的运行;用实现世界先进的数字变送器、先进传感器、及世界最大的现场总线计测控制的技术能力，实现工厂全部信息的数字化,使你能透彻地洞察你的工厂。2009-9-2411(2)可以预知将要发生的事情,因此能进行良好而无混乱的管理,从而获得了对将来的行动进行决策的时间。使用先进的机器管理软件AMS(AssetManagementSoftware)和高级监视软件等,使你能预测你工厂的将来。2009-9-2412(3)对客户、市场的需求可以作出迅速地反映，成为环保而又安全的工厂。参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，保证使企业的事业日益向上。2009-9-24133，建设数字化工厂石化数字化建设基于智能化、网络化、集成化、可视化思想，通过吸收当今先进技术，将使企业实现包括设计数字化(CAN,INTOOLS)、制造装备数字化、生产过程数字化(DCS,FCS)、管理数字化(ERP.MES)和办公数字化(OA)。从而能做到:1)产品从设计到制造、销售，一直到服务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)企业的工作过程实现并行工程;2009-9-24143)实现多场地协调工作;4)保证产品数据的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性;--数据库及INTOOLS自控设计软件。5)保证计划的一致性和可行性;6)使管理具有动态应变性、系统性和模拟预见性;7)保证物流信息和资金流信息的统一。2009-9-24154，建设数字化工厂的意义通过数字化工厂项目的建设，将使企业在以下几个方面受益:1)缩短新产品的上市周期;2)减少新产品的开发成本;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)增加生产线设备生产力，提高生产效率;6)改善工人的劳动强度，提高产品质量。2009-9-2416三,石化数字化工厂构架(一)石化数字化工厂---自动化及信息系统集成的总体目标（1）健康,安全,环保有可靠保证;（2）高质量仪表与控制,友好人机界面;（3）仪表控制系统故障引起非计划仃车最少；（4）提供实时，准确，唯一的信息数据；（5）提供预测维修计划，库存控制和采购计划；（6）根据市场需求，提供生产管理，生产计划和调度友化；（7）提供电子商务平台，实现供应链信息集成。2009-9-2417(二)石化数字化工厂初级方案（1）第一级管理系统包括办公管理系统办公自动化(OA)，ERP/MES（要考虑今后发展）2009-9-2418（2）第二级生产管理系统①全厂生产管理和调度中心(PMCC)设在厂部综合管理楼。②各联合控制室的DCS-FCS控制系统通过网络设施与调度中心进行联网，生产调度人员可随时了解过程信息,以实现生产管理。2009-9-2419③为了保证网络安全和数据实时传输的速度，在各UCR与PMCC之间设置独立的网络实现通讯。④生产管理和调度中心(PMCC)可随时调用全厂主要电视监视图象。⑤生产管理和调度中心(PMCC)可显示全厂所有的可燃气体和有毒气体报警信号。2009-9-2420（3）第三级数字化控制系统全厂设一个控制室或按区域设联合控制室：按照工艺的实际情况，工艺操作危险分散的原则，全厂采用的生产管理模式和操作方式为：设置联合控制室作为装置的操作中心，在各联合控制室对相关的生产装置、公用工程及储运系统进行集中操作和管理。2009-9-2421全厂数字化控制系统(DCS+FCS+MES+ERP)OPCServerQuantumExplorerEthernetLCR1LCR1LCR2LCRNLCRNOPCServerOPCServerEthernetExaquantum/PIMS(Server)Exaquantum/Webserver(Windows2000)Web-Browser(IE6)Intranet/InternetSwitchSwitchFirewallSwitch10/100MbpsPROCESSLAN2009-9-2422企业数字化管控一体化系统数字化管控一体化系统是采用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分析、评价和预测，对生产计划和经营策略及时进行调整，以适应多变的市场要求。(分别介绍一下ERP/MES/PCS功能)2009-9-2423“...dedicatedtoasingleinternationalfieldbus.”©2003FieldbusFoundation19HSE–HighSpeedControlandIntegrationBackboneMESERPPLPLPLPLFFIntegratedArchitectureHSE–SubsystemIntegrationDataServersLDLD2009-9-2424(三)企业资源管理系统ERP企业资源计划(ERP)是一种现代企业先进管理方法，采用ERP系统，将使企业获得最大的经济效益。2002年至2005年，石化行业经试点，现已超过20家公司的ERP系统投入运行。正在全面推广的ERP系统，实施面约占60%以上2009-9-2425企业资源管理系统ERP企业资源计划系统（ERP）是市场经济和信息网络技术的发展的产物。ERP着眼于企业内部资源的优化整合，强化对市场动态的及时把握，为企业的高效经营管理提供强有力的支撑。实施ERP系统极大地有助于新体制的建立，推动从以计划为龙头、调度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化，以提高企业的核心竞争力。2009-9-2426ERP系统主要作用是流程规范、业务集成、信息透明。ERP系统通过信息的动态集成实现了业务功能的无缝集成，不但能够最大限度的保证信息的完整性、及时性和共享性，而且能够对核心业务进行自动化驱动和有效控制。ERP系统通常包含财务会计、管理会计、销售分销、物流管理、生产计划、设备维护等核心模块。一个典型的ERP除了上述功能外，在不同的应用中，可能还包括项目管理、投资管理、资金管理、人事管理等辅助功能。2009-9-2427企业资源管理系统功能（ERP）1,财务会计是ERP的核心，2,管理会计通常包括成本中心会计、3,销售与分销4,物流管理5,生产计划6,ERP系统的设备维护功能2009-9-2428(四)制造执行层(MES)MES是企业数字化系统的中心环节，在ERP/MES/PCS整个系统中起到承上启下的作用。MES主要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能。2009-9-2429MES主要功能1,实时数据库与信息管理2,生产计划与调度优化3,流程模拟与工程4,数据校正与物料平衡5,实时动态模拟系统6,先进控制与优化2009-9-2430MES系统功能1,实时数据库与信息管理通过实时数据库，企业可集成生产计划与生产调度、先进控制与优化、设备维护与管理、动态成本管理、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通、管控一体化的作用。2009-9-24312,生产计划与调度优化生产调度系统实施企业生产计划，保证全厂稳定、高效地生产。调度决策系统将生产计划、生产调度、工艺操作和油品储运等联系起来，提前预测生产和油品库存情况，并可进行调度优化。2009-9-24323,流程模拟与工程通过工程流程模拟与优化等先进技术，找到最佳的操作条件，在满足生产装置安全生产和产品质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途径。2009-9-24334,数据校正与物料平衡通过实时数据库等系统，许多炼化企业已实现了生产过程数据的自动采集、生产装置的远程监测等，其数据校正与分析应用有以下几点：全厂生产工艺过程的物料、能源平衡计算；为成本核算、收率核算、罐区管理和生产统计等提供准确可靠的数据；为生产计划和调度提供有力支持；为ERP等系统提供基础数据。2009-9-24345,实时动态模拟系统实时动态模拟系统可提供整个炼化企业高精确度、多功能动态模拟，可用于设计、工厂开车、工厂改造等方面的操作改进，并通过提高炼化企业生产能力和培训操作员技能，实现效益的最大化。2009-9-2435（五）数字化控制系统PCS1，FCS的特点(1)开放式系统现场总线工作站同时挂在现场总线和局域网两层网络上，通过后者可与其他计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，可实现技术共享。通信总线标准统一全开放，打破个别厂商的垄断，给技术以强大的支持群体。FCS则做到系统从上到下全开放。20