淺談提高DCS應(yīng)用水平

童秋階

(中國(guó)成達(dá)工程有限公司,成都 610041)

0 引 言

最近,由于修訂《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(HG/T 20573—95)的需要,筆者查閱了國(guó)內(nèi)外多家DCS制造廠商的技術(shù)資料,閱看了一些DCS最終用戶的使用實(shí)例介紹。結(jié)合自己多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),感覺(jué)到近幾年來(lái)DCS生產(chǎn)技術(shù),不論是硬件制作還是軟件開(kāi)發(fā)均得到很大發(fā)展,真可謂DCS功能越來(lái)越強(qiáng)大,在過(guò)程控制應(yīng)用上幾乎沒(méi)有什么解決不了的問(wèn)題;DCS可靠性越來(lái)越高,硬件更加堅(jiān)固耐用,軟件更加成熟安全,不管是哪種型號(hào)的DCS產(chǎn)品,在實(shí)際投運(yùn)中都沒(méi)有發(fā)生較大的質(zhì)量問(wèn)題。

回顧十多年來(lái)DCS的應(yīng)用情況,大多數(shù)工程項(xiàng)目對(duì)DCS的應(yīng)用僅僅是代替常規(guī)儀表,沒(méi)有充分發(fā)揮DCS的作用。目前的DCS應(yīng)用水平與工業(yè)生產(chǎn)要求、革新工藝、節(jié)能降耗、優(yōu)化操作、提高經(jīng)濟(jì)效益以及與自動(dòng)化技術(shù)、DCS技術(shù)發(fā)展形勢(shì)是不太相適應(yīng)的。同時(shí),國(guó)內(nèi)大專院校、科研單位、DCS制造廠家在不斷研究新的控制理論,不斷開(kāi)發(fā)出新的控制技術(shù)與裝備,這些新成果期待廣大用戶去應(yīng)用。在這種形勢(shì)下,不論是新建工程項(xiàng)目,還是企業(yè)改造項(xiàng)目,對(duì)設(shè)計(jì)人員和最終用戶來(lái)說(shuō),需要從“會(huì)用DCS”提高到“用好DCS”這一層面。

該文通過(guò)一些典型應(yīng)用案例,就當(dāng)前影響DCS應(yīng)用水平的因素,談?wù)剬?duì)提高DCS應(yīng)用水平的膚淺看法。由于對(duì)DCS技術(shù)認(rèn)識(shí)還不足,使用經(jīng)驗(yàn)還不夠,該文的一些觀點(diǎn)可能還有待商榷。

1 影響提高DCS應(yīng)用水平的因素

提高DCS應(yīng)用水平除了取決于企業(yè)生產(chǎn)與管理需求、投入資金以外,還與設(shè)計(jì)單位、企業(yè)用戶、制造廠商三方面人員對(duì)提高DCS應(yīng)用水平的認(rèn)識(shí)有很大關(guān)系,當(dāng)人們的認(rèn)識(shí)還沒(méi)有達(dá)到一定的程度,要想提高DCS應(yīng)用水平,將會(huì)遇到很多困難。

1.1 工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的局限性

目前,大多數(shù)DCS是用在新建工程項(xiàng)目上。工程設(shè)計(jì)單位在制訂DCS控制方案時(shí),往往由于工藝系統(tǒng)專業(yè)對(duì)控制水平要求不高,再加上項(xiàng)目業(yè)主沒(méi)有提出更多的過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)管理要求,因而制訂的DCS控制方案也跳不出將DCS代替常規(guī)儀表模式。

造成這種局面的主要原因:工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員(包括自控、工藝系統(tǒng)等專業(yè))制訂DCS控制方案的時(shí)間較緊,精力有限,工藝系統(tǒng)專業(yè)一般沿用現(xiàn)行的控制方案給自控提交條件,很少修改控制方案或采用新的控制方案;自控專業(yè)則僅根據(jù)工藝專業(yè)提交條件考慮DCS控制方案或SIS配置方案,也很少?gòu)墓?jié)能降耗、優(yōu)化操作、提高產(chǎn)量、質(zhì)量、加強(qiáng)生產(chǎn)管理等方面考慮采用新的控制策略與裝備問(wèn)題;即使自控專業(yè)想采用某些新控制方案或系統(tǒng)的配置方案,或因技術(shù)的成熟性、投資費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題,使新建議得不到采納。

由于設(shè)計(jì)專業(yè)的分工、設(shè)計(jì)與企業(yè)用戶的分工,以及人們的認(rèn)識(shí)問(wèn)題,對(duì)DCS應(yīng)用在一定程度上形成局限性,從而影響了DCS應(yīng)用水平的提高。

1.2 最終用戶對(duì)DCS認(rèn)識(shí)不足

DCS的最終用戶是工程項(xiàng)目的業(yè)主方,對(duì)于非工程總承包項(xiàng)目,業(yè)主方要參加制訂DCS控制方案,負(fù)責(zé)DCS采購(gòu)以及DCS安裝與投運(yùn)工作。DCS配置方案,除了要滿足工藝操作需要外,同時(shí)要能夠反映業(yè)主的要求。在工程建設(shè)初期,業(yè)主的主要精力往往放在工藝、設(shè)備方面,對(duì)于生產(chǎn)控制、企業(yè)管理則不是他們的著力點(diǎn);另外,通常情況下,業(yè)主對(duì)于工藝生產(chǎn)是否需要采用新的控制策略,優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、建立企業(yè)管理系統(tǒng)等了解較少,因而業(yè)主較難提出較新、較高的DCS應(yīng)用要求。

目前,對(duì)于DCS采用新配置、新控制策略、實(shí)施信息管理等問(wèn)題,一些業(yè)主存在兩種心態(tài):等待項(xiàng)目完成投產(chǎn)以后再考慮,認(rèn)為新建項(xiàng)目的技術(shù)力量、資金都不足,采用新技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大;懷疑新技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益,擔(dān)心花了錢不能取得好效果,搞錦上添花,結(jié)果得不償失。由于有這樣的心態(tài),盡管某些工藝流程基本具備采用國(guó)內(nèi)外比較成熟的一些控制策略、裝備,業(yè)主也不采用。

1.3 廠商推廣新技術(shù)的力度不夠

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外DCS制造廠商較多,DCS市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)比較激烈。為了取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),很多廠家在DCS制造質(zhì)量、技術(shù)開(kāi)發(fā)方面做了很多工作,并取得了很大成效,推出不少新技術(shù)、新系統(tǒng)。這些新成果包括DCS與SIS集成、無(wú)縫鏈接技術(shù)、智能設(shè)備管理系統(tǒng)、先進(jìn)控制軟件等,為設(shè)計(jì)人員、最終用戶提高DCS應(yīng)用水平創(chuàng)造了有利條件。但從DCS使用現(xiàn)狀來(lái)看,這些新技術(shù)、新系統(tǒng)得到使用的卻不多。其原因固然與上述的設(shè)計(jì)人員、最終用戶的需求與認(rèn)識(shí)有關(guān),也與廠商推廣新技術(shù)的力度不夠有關(guān)。

眾所周知,要采用DCS的新技術(shù)、新系統(tǒng)是要增加報(bào)價(jià)的。如果具有新產(chǎn)品的廠商報(bào)價(jià)含有新產(chǎn)品費(fèi)用,另外沒(méi)有新產(chǎn)品的廠商報(bào)價(jià)不含新產(chǎn)品費(fèi)用,則兩家報(bào)價(jià)不一樣(盡管報(bào)價(jià)平臺(tái)不一樣),報(bào)價(jià)多的廠商競(jìng)爭(zhēng)力就要受影響。所以,在DCS投標(biāo)過(guò)程中,一般情況下廠商按簡(jiǎn)單的系統(tǒng)配置,最省錢的方案報(bào)價(jià),以增加報(bào)價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力。在這樣激烈競(jìng)爭(zhēng)情況下,廠商對(duì)新技術(shù)、新系統(tǒng)推廣力度顯然受到影響。

1.4 提高用好DCS的認(rèn)識(shí)

要提高DCS應(yīng)用水平,既要提高設(shè)計(jì)人員與企業(yè)用戶的技術(shù)層面認(rèn)識(shí),也要提高思維觀念層面認(rèn)識(shí)。

在技術(shù)層面上設(shè)計(jì)方首先要對(duì)工程項(xiàng)目的工藝生產(chǎn)過(guò)程熟悉了解,特別是對(duì)過(guò)程控制的要求做到心中有底,在充分研究、探討的基礎(chǔ)上提出成熟可靠、先進(jìn)合理的控制方案。為此自控與工藝系統(tǒng)專業(yè)要相互滲透;要加強(qiáng)對(duì)DCS新技術(shù)、新系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、交流、研討工作,逐步熟悉、掌握這些技術(shù),達(dá)到設(shè)計(jì)能采用的程度。

對(duì)于項(xiàng)目業(yè)主來(lái)說(shuō),要在思維觀念層面上加強(qiáng)對(duì)提高DCS應(yīng)用水平的重要性、必要性認(rèn)識(shí)。要認(rèn)識(shí)到提高DCS應(yīng)用水平,不但能改進(jìn)生產(chǎn)操作,保障工藝設(shè)備長(zhǎng)周期、連續(xù)地正常運(yùn)行,減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障人身安全,而且還將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

思維觀念提高了,原來(lái)認(rèn)為“不需要”采用新技術(shù)觀念可以轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶枰?原來(lái)缺資金的問(wèn)題,也可以得到解決。

當(dāng)然,DCS廠商要在總結(jié)經(jīng)營(yíng)策略的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、新系統(tǒng)、新裝備的宣傳推廣力度,多宣傳技術(shù)優(yōu)勢(shì),盡可能使更多的用戶了解、熟悉新產(chǎn)品,使用戶做到運(yùn)用自如。要針對(duì)具體項(xiàng)目提出技術(shù)先進(jìn)、配置合理、經(jīng)濟(jì)合理的報(bào)價(jià)方案,用技術(shù)優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)取用戶。

2 提高DCS應(yīng)用水平的途徑

所謂提高DCS應(yīng)用水平,可以理解為,根據(jù)工藝過(guò)程控制、操作需要,以及企業(yè)信息管理要求,充分發(fā)揮DCS的功能,充分利用DCS的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性、可集成性,實(shí)施先進(jìn)過(guò)程策略;采用DCS新技術(shù)、新系統(tǒng);構(gòu)建企業(yè)信息管理系統(tǒng)或企業(yè)管控自動(dòng)化系統(tǒng)。

2.1 采用先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)

先進(jìn)過(guò)程控制是為工廠改進(jìn)生產(chǎn)操作、節(jié)能降耗、保障生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量而實(shí)施的運(yùn)行和技術(shù)策略。目前,成功采用的先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)主要有多變量預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等。在需要采用先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)時(shí),一種實(shí)施途徑是從先進(jìn)控制軟件專利所有者(如大專院校、科研部門(mén)、國(guó)外工程公司或軟件公司)那里購(gòu)買成套技術(shù);另一種實(shí)施途徑是設(shè)計(jì)部門(mén)、最終用戶與大專院校、科研部門(mén)、DCS廠家共同開(kāi)發(fā)。

另外,先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)中同樣包含一些經(jīng)典復(fù)雜控制系統(tǒng),如前饋控制系統(tǒng)、純滯后補(bǔ)償控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、含計(jì)算單元的控制系統(tǒng)(如質(zhì)量流量控制系統(tǒng)、精餾塔內(nèi)回流控制系統(tǒng)、精餾塔進(jìn)料熱焓控制系統(tǒng))等,這些控制系統(tǒng)都有通用的數(shù)學(xué)模型或控制算式,采用時(shí)不需要重新建模或推導(dǎo)計(jì)算公式。數(shù)學(xué)模型中的對(duì)象靜態(tài)放大系數(shù)k,對(duì)象時(shí)間常數(shù)t,對(duì)象純滯后時(shí)間τ,可在試車中采用飛升曲線法(階升響應(yīng)曲線法)測(cè)得。DCS采用上述控制系統(tǒng)后,在應(yīng)用軟件組態(tài)時(shí)先用功能模塊把系統(tǒng)建立起來(lái),在試車中測(cè)得k,t,τ,然后逐步完善、調(diào)整系統(tǒng),直至正常投運(yùn)。

先進(jìn)控制軟件可裝在DCS上位機(jī)中,也可直接下載到DCS中。

2.2 管理系統(tǒng)

生產(chǎn)裝置大型化以后,生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)和管理、生產(chǎn)狀態(tài)與調(diào)度管理就顯得特別重要,在DCS網(wǎng)絡(luò)上掛接智能設(shè)備管理系統(tǒng)(AMS)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)是必要的,也是可行的。

2.2.1 智能設(shè)備管理系統(tǒng)

AMS的功能包括智能儀表設(shè)備組態(tài)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷、校驗(yàn)管理和自動(dòng)文檔記錄管理等。AMS在國(guó)內(nèi)很多DCS廠商和計(jì)算機(jī)軟件公司都有成套技術(shù)出售。

該系統(tǒng)自動(dòng)讀取所有HART智能設(shè)備中的有效數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)信號(hào)從DCS的I/O接口上采集。自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理,即使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化組態(tài)。其診斷功能是對(duì)設(shè)定的重要數(shù)據(jù)可發(fā)出異常狀態(tài)報(bào)警信號(hào),其預(yù)測(cè)維護(hù)管理功能是根據(jù)儀表運(yùn)行時(shí)間和診斷信息,預(yù)測(cè)維護(hù)的時(shí)間、內(nèi)容和計(jì)劃。

2.2.2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

MES也稱為制造執(zhí)行系統(tǒng),是工廠計(jì)劃層和工廠操作控制層之間的執(zhí)行層,主要功能是負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。MES是將物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源集成為能實(shí)施諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

MES是各種生產(chǎn)管理功能模塊的集合,主要功能有工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過(guò)程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文擋控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集等。

目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的MES軟件產(chǎn)品,當(dāng)需要采用MES時(shí),有業(yè)主與計(jì)算機(jī)軟件公司共同開(kāi)發(fā)。

2.3 多功能過(guò)程控制系統(tǒng)

多功能過(guò)程控制系統(tǒng) PCS(Process Control System)是將DCS,SIS,GDS三系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表及I/O卡件按需要各自獨(dú)立設(shè)置,將DCS的控制器、SIS的邏輯運(yùn)算器、GDS的報(bào)警設(shè)備在滿足各自配置規(guī)范的條件下集成和無(wú)縫鏈接在一起的控制系統(tǒng)。PCS可執(zhí)行過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)安全聯(lián)鎖、氣體檢測(cè)等報(bào)警功能,實(shí)施生產(chǎn)與安全一體化控制。

PCS實(shí)現(xiàn)集成和無(wú)縫鏈接技術(shù),避免DCS, SIS,GDS三系統(tǒng)之間通信連接、硬接線連接所造成的故障,提高了系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性,方便了操作,也節(jié)省設(shè)備投資。

目前DCS市場(chǎng)上已有將DCS,SIS集成、無(wú)縫鏈接在一起的產(chǎn)品,GDS也有與DCS集成、無(wú)縫鏈接的結(jié)構(gòu)特性,這些均為采用PCS創(chuàng)造了有利條件。

2.4 建立企業(yè)綜合管控自動(dòng)化系統(tǒng)

企業(yè)綜合管控自動(dòng)化系統(tǒng)CIMS(綜合管控)由DCS過(guò)程控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)等集成構(gòu)建,它將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)結(jié)合起來(lái),應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品的生命周期的各個(gè)階段,形成一個(gè)能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場(chǎng)需求多變的全局優(yōu)化的高質(zhì)量、高效益、高柔性的智能生產(chǎn)控制、管理系統(tǒng)。

2.4.1 綜合管控自動(dòng)化系統(tǒng)作用

a)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置的控制、優(yōu)化、調(diào)度一體化,對(duì)保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低整體綜合能耗起重大作用。

b)實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠主要設(shè)備運(yùn)行狀況、備品情況、檢修要求等進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,為科學(xué)安排檢修計(jì)劃,延長(zhǎng)大修周期,減少大修開(kāi)支提供決策依據(jù)。

c)物料平衡與生產(chǎn)決策系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行決策分析提供有力的支持。

d)能對(duì)經(jīng)營(yíng)管理業(yè)務(wù)和生產(chǎn)過(guò)程信息進(jìn)行有效集成,完全實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、采購(gòu)、銷售、人力資源、財(cái)務(wù)、庫(kù)存、質(zhì)量和生產(chǎn)等全過(guò)程的管理控制。

CIMS通常由2個(gè)網(wǎng)絡(luò)(過(guò)程控制網(wǎng)和管理信息網(wǎng))、1個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成)、3個(gè)層次(生產(chǎn)操作控制層、生產(chǎn)運(yùn)行管理層、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理層)、4個(gè)系統(tǒng)(生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)以及綜合信息管理系統(tǒng))構(gòu)成。

建立CIMS工作將由工程項(xiàng)目業(yè)主、DCS工程設(shè)計(jì)方、信息管理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方共同完成, DCS工程設(shè)計(jì)方除承擔(dān)DCS工程設(shè)計(jì)外,一般情況下要承擔(dān)CIMS的設(shè)計(jì)前期工作,如CIMS的總體設(shè)計(jì),包括DCS的總體監(jiān)控方案、企業(yè)信息管理系統(tǒng)管理方案、DCS的投資概算、管理系統(tǒng)的投資估算等。

管理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方應(yīng)負(fù)責(zé)提供管理系統(tǒng)硬、軟件,包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、服務(wù)器與工作站、外設(shè)以及全套管理程序。

3 DCS拓展性應(yīng)用狀況

3.1 先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用狀況

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,國(guó)內(nèi)外過(guò)程控制研究部門(mén)(如國(guó)內(nèi)有關(guān)院校、科研單位,國(guó)外大型工程公司、控制軟件開(kāi)發(fā)公司等),著手在化工與石油化工等行業(yè)開(kāi)發(fā)先進(jìn)控制技術(shù)(APC)的工程應(yīng)用,并取得了很多成效。近十年來(lái)國(guó)內(nèi)石油化工行業(yè)在新工程項(xiàng)目以及技術(shù)改造項(xiàng)目上應(yīng)用APC的實(shí)例很多,其應(yīng)用業(yè)績(jī)?cè)趪?guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。該文摘選國(guó)外部分工程公司有關(guān)合成氨與尿素裝置APC專利技術(shù)名錄、國(guó)內(nèi)科研部門(mén)與院校開(kāi)發(fā)APC情況、國(guó)內(nèi)石化行業(yè)應(yīng)用APC概況,以說(shuō)明應(yīng)用APC的可行性、實(shí)用性和必要性,也表明APC在化工行業(yè)大有可為,并對(duì)石化行業(yè)應(yīng)用APC的努力表示敬意。

3.1.1 APC在合成氨裝置上的應(yīng)用

美國(guó)凱洛格/布朗·路特公司、丹麥托普索公司、美國(guó)大陸控制公司等均有合成氨裝置的APC專利(采用多變量預(yù)測(cè)控制策略),這些專利技術(shù)在世界上很多地方的合成氨裝置得到應(yīng)用,取得良好的效果。

3.1.2 APC在尿素裝置上的應(yīng)用

薤白對(duì)高脂血癥模型大鼠血脂水平的影響及機(jī)制研究…………………………………………………… 鞠 楷等（7）：976

荷蘭斯塔米卡邦公司在尿素裝置開(kāi)發(fā)的APC在國(guó)內(nèi)外大型尿素裝置上得到較廣泛的應(yīng)用,這套控制系統(tǒng)用于控制進(jìn)入尿素合成塔的液氨與二氧化碳?xì)怏w的流量比值。該公司為了推廣這套專利技術(shù),還與另外一家自動(dòng)分析器制造廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)出氨/碳比值計(jì)。

3.1.3 模糊控制在尿素裝置上的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代,陜西渭河化肥廠從日本東洋工程公司引進(jìn)一套大型尿素裝置,該裝置的尿素合成塔液面控制采用模糊控制技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是在DCS上掛接專用的模糊控制器,模糊控制功能由模糊控制器執(zhí)行。模糊控制系統(tǒng)投運(yùn)后,對(duì)穩(wěn)定尿素合成塔液面起到有效的控制作用。

3.1.4 國(guó)內(nèi)多部門(mén)研發(fā)APC應(yīng)用技術(shù)

國(guó)內(nèi)科研單位、院校研究、開(kāi)發(fā)多種APC應(yīng)用技術(shù),這些技術(shù)在石化、石油、化工等裝置上得到應(yīng)用,并取得良好效果。知名的科研單位與院校有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、石油大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海交大、北京化工大學(xué)、中科院自動(dòng)化所。在科研單位發(fā)布APC應(yīng)用技術(shù)成果的基礎(chǔ)上,派生出一些軟件提供商與實(shí)施服務(wù)商,如浙大中控、清大華億及中石油蘭州自動(dòng)化所等單位。

3.1.5 中石化和中石油行業(yè)APC概況

據(jù)有關(guān)資料介紹,截至2008年底的不完全統(tǒng)計(jì),中石化已在20多家煉化企業(yè)的100多套重點(diǎn)生產(chǎn)裝置上實(shí)施APC,中石油在38套生產(chǎn)裝置上實(shí)施APC。實(shí)施APC的煉油裝置有常減壓、重油催化裂化、蠟油催化裂化、連續(xù)重整、芳烴抽提、延遲焦化、加氫裂化、氣體分餾、環(huán)丁砜抽提、油品調(diào)和等;實(shí)施APC的石化裝置有乙烯裂解、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、輕烴分離、丁二烯、苯乙烯、二甲苯分離、對(duì)二甲苯、氯乙烯,以及甲醇、丁辛醇、合成氨、聚甲醛、有機(jī)硅、純堿等。

3.2 CIMS示范工程

自國(guó)家“863/CIMS”主題計(jì)劃實(shí)施以來(lái),流程工業(yè)CIMS的研究與應(yīng)用得到發(fā)展,在一些大型石化、化工聯(lián)合企業(yè)的技術(shù)改造中有很多成功應(yīng)用CIMS實(shí)例,有的已被國(guó)家批準(zhǔn)為示范工程。近幾年來(lái),在新建的石油、石化項(xiàng)目中也有CIMS應(yīng)用實(shí)例,如中海油惠州煉油項(xiàng)目的CIMS,已于2009年投入運(yùn)行。該文摘選國(guó)內(nèi)幾家應(yīng)用CIMS的示范工程供讀者參考,有關(guān)資料參見(jiàn)文后的參考文獻(xiàn)。

3.2.1 大慶石化公司化肥廠CIMS應(yīng)用

該廠的CIMS是一個(gè)集經(jīng)營(yíng)決策、過(guò)程優(yōu)化、先進(jìn)控制、DCS的自動(dòng)化集成系統(tǒng),此系統(tǒng)包含:管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)優(yōu)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)。

該廠CIMS實(shí)施策略:自上而下規(guī)劃,自下而上實(shí)施,以生產(chǎn)系統(tǒng)為主線,滾動(dòng)開(kāi)發(fā)。1999年9月前健全全廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù),完成合成氨、尿素裝置先進(jìn)控制系統(tǒng),完成合成氨在線流程模擬系統(tǒng)、大機(jī)組故障分析診斷系統(tǒng)等。2000年9月前改造企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),升級(jí)改造生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),完善管理信息系統(tǒng)等。

CIMS實(shí)施后在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中發(fā)揮了巨大作用,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著,按可量化效益分析,每年可為化肥廠增效1 133萬(wàn)元(2002年統(tǒng)計(jì))。該CIMS工程在2000年9月通過(guò)國(guó)家“863/CIMS”主題辦的評(píng)審驗(yàn)收,評(píng)審專家認(rèn)為其總體技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,在化工行業(yè)具有典型的示范作用。

3.2.2 烏魯木齊石化公司CIMS開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

該公司的CIMS是一套完善的生產(chǎn)、管理,決策一體化系統(tǒng),其開(kāi)發(fā)工作分為兩個(gè)階段:第一階段建立結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、維護(hù)方便的公司計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)及煉油廠、化肥廠、化纖廠計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng);第二階段完成熱電廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)、經(jīng)營(yíng)銷售公司計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng),包括公司CRM客戶關(guān)系管理系統(tǒng)。建立全公司層煉油、化肥、化纖聯(lián)合生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng),建立公司全模擬流程計(jì)算系統(tǒng)。在煉油廠、化肥廠、化纖廠幾個(gè)重要裝置實(shí)施先進(jìn)控制系統(tǒng)等。

該公司CIMS的層次結(jié)構(gòu)分為5層,即DCS控制層、過(guò)程監(jiān)控層、生產(chǎn)調(diào)度層、管理信息層、決策支持層,以及2個(gè)支持系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))。

CIMS實(shí)施后,該公司不僅取得較好經(jīng)濟(jì)效益,而且提高了企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新意識(shí),提高了公司管理水平和決策水平。該CIMS工程在2001年2月通過(guò)國(guó)家“863/CIMS”應(yīng)用示范認(rèn)證。

3.2.3 滄州大化集團(tuán)公司計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

該公司的計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)技術(shù)(CIPS)是一個(gè)集市場(chǎng)研究、企業(yè)決策與管理、生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度、過(guò)程優(yōu)化控制、安全操作生產(chǎn)等功能為一體的多層次、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為經(jīng)營(yíng)決策級(jí)、管理級(jí)、調(diào)度級(jí)、優(yōu)化級(jí)、基礎(chǔ)控制級(jí)5級(jí)。此系統(tǒng)由企業(yè)管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、過(guò)程安全保障系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量保證系統(tǒng)以及CIPS集成支撐系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)投運(yùn)后,達(dá)到生產(chǎn)裝置平穩(wěn)操作、節(jié)能降耗、保證生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行的目的。測(cè)試結(jié)果表明CIPS工程的實(shí)施每年取得2 041萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)已通過(guò)國(guó)家“863”主題專家組的項(xiàng)目驗(yàn)收,在流程行業(yè)具有示范作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家流程工業(yè)建設(shè)、自動(dòng)控制與DCS技術(shù)的快速發(fā)展,提高DCS應(yīng)用水平是大勢(shì)所趨。

為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),需要DCS工程設(shè)計(jì)單位、DCS最終用戶、DCS制造廠商等共同努力。

根據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)要求,全國(guó)化工自控中心站組織對(duì)《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/ T20573-95)進(jìn)行了修訂,現(xiàn)已修訂完畢并報(bào)國(guó)家有關(guān)部門(mén)審批。為了適應(yīng)提高DCS應(yīng)用水平的需要,新規(guī)范增加許多新內(nèi)容,如對(duì)DCS廠商作出許多新規(guī)定,對(duì)DCS工程設(shè)計(jì)人員推薦一些新應(yīng)用途徑,對(duì)DCS最終用戶提出有關(guān)要求。新規(guī)范中的新增舉措,為提高DCS應(yīng)用水平打下了基礎(chǔ)。

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