PRM現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備管理系統(tǒng)在天津石化的應(yīng)用

馮慧山

（中國(guó)石油化工股份公司天津分公司，天津 300271）

中國(guó)石油化工股份公司天津分公司100萬(wàn)t/年乙烯及配套項(xiàng)目是至今為止國(guó)內(nèi)最大的特大型煉油化工一體化項(xiàng)目之一，兩個(gè)中央控制室分別控制1 000萬(wàn)t/年煉油、100萬(wàn)t/年乙烯30多套主要生產(chǎn)裝置和公用工程。其上萬(wàn)臺(tái)各種現(xiàn)場(chǎng)儀表是否能夠準(zhǔn)確、可靠運(yùn)行，在很大程度上決定著項(xiàng)目整體運(yùn)行的安全，而現(xiàn)場(chǎng)儀表動(dòng)態(tài)管理及故障診斷技術(shù)的不斷完善是提高現(xiàn)場(chǎng)儀表安全運(yùn)行能力的重要一環(huán)。

一、PRM簡(jiǎn)介

1.PRM（Plant Resource Manager)現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備管理系統(tǒng)

隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)水平的不斷提高，各種現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備如各類(lèi)傳感器及各類(lèi)執(zhí)行器的智能化程度已有了大幅提高，為改善現(xiàn)場(chǎng)儀表動(dòng)態(tài)管理及提高故障診斷水平創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)，但大量現(xiàn)場(chǎng)儀表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)信息都存儲(chǔ)于現(xiàn)場(chǎng)儀表自身的數(shù)據(jù)庫(kù)中，傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)根本無(wú)法接收這些信息，造成了這些重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)被大量浪費(fèi)而不能被用來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理及故障診斷。天津分公司在確定100萬(wàn)t/年乙烯及配套項(xiàng)目控制方案時(shí)引入了現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備管理系統(tǒng)PRM，為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)完整的方案。

如圖1所示，PRM系統(tǒng)與控制系統(tǒng)（如DCS） 并列運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)儀表采集工廠(chǎng)信息傳輸給DCS供操作人員監(jiān)視工廠(chǎng)狀態(tài)、控制工廠(chǎng)運(yùn)行。PRM則與現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備間通過(guò)FF總線(xiàn)或HART通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向讀寫(xiě)，將存儲(chǔ)于這些設(shè)備自身數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)信息收集起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表自身的監(jiān)測(cè)報(bào)警、故障診斷和動(dòng)態(tài)管理，以提高現(xiàn)場(chǎng)儀表的可靠性，保證為工廠(chǎng)生產(chǎn)提供可靠的服務(wù)。

2.PRM系統(tǒng)基本配置

PRM系統(tǒng)由PRM Server、Field Communication Server和PRM Client組成。其中PRM Server、Field Communication Server必須對(duì)應(yīng)配對(duì)出現(xiàn)，負(fù)責(zé)采集、存儲(chǔ)、處理現(xiàn)場(chǎng)儀表智能信息；PRMClient做為儀表管理人員訪(fǎng)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)儀表相關(guān)數(shù)據(jù)的界面，根據(jù)用戶(hù)需求配置。一對(duì)PRM Server和Field Communication Server被稱(chēng)為一個(gè)“ServerSet”。

3.PRM在天津分公司的應(yīng)用配置

100萬(wàn)t/年乙烯及配套項(xiàng)目采用以“FRR（現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間）”為單位配置PRM系統(tǒng)的原則，共配置18套“Server Set”，其中1 000萬(wàn)t/年煉油部分9套、100萬(wàn)t/年乙烯部分9套，覆蓋了100萬(wàn)t/年乙烯及配套項(xiàng)目所有的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表。

圖1 PRM在工廠(chǎng)控制系統(tǒng)中的位置示意圖

二、PRM功能

1.PRM在儀表設(shè)備資料管理上的作用

以前儀表臺(tái)賬錄入的設(shè)備信息均由人工采集，信息采集的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性無(wú)法保證，不適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備管理工作需要。PRM利用DCS網(wǎng)絡(luò)和信息采集系統(tǒng)，通過(guò)與智能儀表的實(shí)時(shí)通信，可確保儀表設(shè)備信息采集及時(shí)、準(zhǔn)確和完整。另外PRM使設(shè)備管理由靜態(tài)管理變?yōu)閯?dòng)態(tài)管理，通過(guò)PRM儀表設(shè)備臺(tái)賬可隨現(xiàn)場(chǎng)儀表的變動(dòng)自動(dòng)修改，PRM的應(yīng)用使儀表設(shè)備管理有了質(zhì)的飛躍。

2.信息化管理的基礎(chǔ)平臺(tái)

PRM的應(yīng)用使ERP設(shè)備管理模塊（PM） 實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信息的自動(dòng)采集成為了可能，PRM應(yīng)用之前ERP系統(tǒng)PM模塊信息完全靠人工錄入，而PRM數(shù)據(jù)庫(kù)可與ERP數(shù)據(jù)庫(kù)互連共享，使ERP信息的準(zhǔn)確性大大提高。

3.實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控保證現(xiàn)場(chǎng)儀表自身的可靠性

DCS的作用是通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間進(jìn)行4～20mA信號(hào)傳遞，獲得現(xiàn)場(chǎng)工藝信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝裝置的控制。目前的PRM系統(tǒng)借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在不影響DCS獲取工藝信息的同時(shí)讀取現(xiàn)場(chǎng)儀表本身的各種信息，監(jiān)控儀表狀態(tài)變化，對(duì)異常情況實(shí)施報(bào)警，使現(xiàn)場(chǎng)儀表自身的可靠性大幅提高，保證了現(xiàn)場(chǎng)儀表能正確讀取現(xiàn)場(chǎng)工藝信息，并可靠控制工藝裝置，提高了工廠(chǎng)的安全水平。

4.在線(xiàn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)儀表的參數(shù)調(diào)整

在PRM系統(tǒng)上設(shè)備管理人員就能夠在線(xiàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)儀表的參數(shù)調(diào)整，并通過(guò)與歷史數(shù)據(jù)的逐一比較設(shè)定最佳的工況參數(shù)，并及時(shí)更新智能設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)。

5.歸檔記錄顯示

PRM系統(tǒng)能自動(dòng)建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)記錄智能儀表的相關(guān)操作和工況，并能進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的過(guò)濾和分類(lèi)。

6.PRM的在線(xiàn)診斷功能

利用PRM自動(dòng)建立的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)并通過(guò)在PRM中鑲嵌相應(yīng)設(shè)備的在線(xiàn)診斷軟件，PRM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的在線(xiàn)故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的故障點(diǎn)，同時(shí)生成報(bào)表及報(bào)警信息，為儀表設(shè)備檢修提供決策依據(jù)，指導(dǎo)設(shè)備管理人員安排維護(hù)和配件計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。

三、新舊維護(hù)方式的對(duì)比

1.PRM使設(shè)備維修從預(yù)防性維修發(fā)展到狀態(tài)維修

預(yù)防性維修：以時(shí)間為基本條件，產(chǎn)生大量的過(guò)剩維修；沒(méi)有早期設(shè)備故障的預(yù)警易出現(xiàn)突發(fā)事故。

狀態(tài)維修：以設(shè)備狀態(tài)為基本條件，提高了維護(hù)工作的針對(duì)性；有早期設(shè)備故障的預(yù)警，防止出現(xiàn)突發(fā)事故。

2.PRM把維護(hù)工作從現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到控制室

傳統(tǒng)的維護(hù)方法：需要到現(xiàn)場(chǎng)檢查才能得到現(xiàn)場(chǎng)儀表的信息，工作效率低；只能做到定期的間斷性檢查，實(shí)時(shí)性差；儀表運(yùn)行中一般只能進(jìn)行設(shè)備表面檢查，檢查深度低；人工檢查，工作質(zhì)量與檢查人員技術(shù)水平關(guān)聯(lián)度高。

PRM的維護(hù)方法：在控制室遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)儀表的信息，工作效率高；不間斷地在線(xiàn)檢查，實(shí)時(shí)性好；儀表運(yùn)行中就可采集設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查深度高；程序檢測(cè)，工作質(zhì)量與檢查人員技術(shù)水平關(guān)聯(lián)度低。

3.在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和診斷

在儀表設(shè)備管理上引入了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、診斷和早期預(yù)警概念，提高了儀表運(yùn)行可靠性，降低了儀表故障帶來(lái)的裝置運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著天津100萬(wàn)t/年乙烯及配套項(xiàng)目的開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，PRM做為一個(gè)儀表設(shè)備管理新工具在天津石化剛剛開(kāi)始應(yīng)用，目前已完成了現(xiàn)場(chǎng)儀表與PRM的通信調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和部分控制閥的診斷測(cè)試。隨著PRM數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的不斷積累以及對(duì)PRM認(rèn)識(shí)的不斷加深，將在儀表設(shè)備臺(tái)賬、故障臺(tái)賬和調(diào)節(jié)閥診斷等方面繼續(xù)發(fā)展，推動(dòng)儀表設(shè)備管理水平的不斷提高。