煉油化工儀表自動化特點及發(fā)展趨勢

于世恒

(上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

煉油化工儀表自動化特點及發(fā)展趨勢

于世恒

(上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

隨著中國煉油化工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，煉油化工儀表自動化借助于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的應(yīng)用，出現(xiàn)了許多新的技術(shù)特點及管理難點。從技術(shù)層面、應(yīng)用層面、管理層面詳細總結(jié)歸納了目前煉油化工儀表自動化的特點、難點、熱點，概述了煉油化工儀表行業(yè)全流程優(yōu)化、管控一體化、數(shù)字化工廠、工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢，為煉油化工儀表自動化更好地服務(wù)于生產(chǎn)做了全方位的總結(jié)和描述，對未來的智能化工廠前景做了展望。

智能化 儀表設(shè)備生命周期 預防性維護 管控一體化 大數(shù)據(jù) 云計算 物聯(lián)網(wǎng)

煉油是石油化工加工產(chǎn)業(yè)鏈的第一環(huán)，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，截至到2016年底，中國煉油能力已達750 Mt/a, 占全球煉油能力的15%，居世界第二位[1]。煉油化工流程如圖1所示。

煉油化工儀表自動化系統(tǒng)是為煉油化工工藝服務(wù)的,必須滿足石油化工企業(yè)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的總體要求。煉油化工儀表對安全性、可靠性、實時性有極高的要求，有一整套的標準體系及具有獨特行業(yè)特點的完備的國際標準、國內(nèi)標準。

近十幾年來，在煉油化工儀表控制系統(tǒng)制造及應(yīng)用領(lǐng)域，隨著新技術(shù)、新工藝、新材料，尤其是計算機技術(shù)、顯示技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展及應(yīng)用，煉油化工儀表自動化呈現(xiàn)出一些新的特點和趨勢。

1 煉油化工儀表特點

1.1 技術(shù)層面

1) 小型化、模塊化、高可靠性。隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用，儀表制造工藝日趨完善，外觀不再是體積碩大，設(shè)計粗糙，而是變得小巧精致。儀表結(jié)構(gòu)標準化、模塊化，可動部件越來越少，可靠性大幅增強[2]。現(xiàn)場儀表維護工作主要集中在儀表與檢測介質(zhì)接觸的預處理部分，確保滿足儀表檢測要求即可，儀表本身故障率大幅減少。即使儀表本體出現(xiàn)問題，也只需簡單地更換故障部件即可。

2) 智能化。儀表的智能化是指采用大規(guī)模集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)、接口通信技術(shù)，并利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能，如儀表故障的自診斷功能等[3]。還可以對儀表性能指標數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，使得有針對性地制訂儀表預防性維修計劃成為可能，大幅提升了儀表性能。而且便于信息溝通，還可通過網(wǎng)絡(luò)組成新型的、開放式的測控系統(tǒng)。

3) 總線化、數(shù)字化、無線化。過程控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備通常稱為現(xiàn)場儀表，主要有變送器、執(zhí)行器、在線分析儀表及其他檢測儀表。現(xiàn)場儀表的總線化，使得現(xiàn)場儀表可以通過廣泛應(yīng)用于計算機領(lǐng)域的現(xiàn)場總線技術(shù)進行互聯(lián)?，F(xiàn)場總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得組建集中和分布式控測系統(tǒng)變得更為容易?，F(xiàn)場儀表總線化是數(shù)字化的基礎(chǔ)，也是未來智能工廠及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。

圖1 煉油化工流程示意

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場儀表通過無線通信技術(shù)與控制系統(tǒng)互聯(lián)也是一個發(fā)展趨勢，目前無線智能變送器，在偏遠無人值守的站場應(yīng)用越來越普遍。

4) 網(wǎng)絡(luò)化。儀表通過現(xiàn)場總線技術(shù)及計算機數(shù)字化通信技術(shù)，使自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層，可使智能儀表的作用得以充分發(fā)揮。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動化儀表系統(tǒng)已經(jīng)形成。

5) 開放性。自動化儀表及系統(tǒng)越來越多采用以Windows/CE, Linux, VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心和高性能微處理器為系統(tǒng)硬件核心的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)[4]，使得未來的自動化儀表工控系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)變得日趨緊密，兩者將不斷融合，界限越來越模糊。數(shù)字化、開放性的自動化儀表系統(tǒng)具備計算機系統(tǒng)所需要的所有接入方式,完善的通信接口以及標準化的通信協(xié)議可連接多種現(xiàn)場測控儀表或執(zhí)行器設(shè)備，在過程控制系統(tǒng)主機的支持下，通過網(wǎng)絡(luò)形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種智能化現(xiàn)場測控設(shè)備的開放式互聯(lián)系統(tǒng),真正做到數(shù)據(jù)資源共享。當然，工控系統(tǒng)開放的同時計算機網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的信息安全問題也將日益突出。

1.2 應(yīng)用層面

1) 依靠在線分析儀表指導生產(chǎn)操作越來越普遍。通過在線分析儀表，實時分析產(chǎn)品及中間組分的理化指標變化情況，指導生產(chǎn)操作，并對操作變化做出快速反應(yīng)，使得生產(chǎn)操作對在線分析儀表的依賴作用越來越大。而在線分析儀表的預處理部分仍然是確保在線分析儀表正常使用的關(guān)鍵。

2) 視頻監(jiān)控應(yīng)用越來越深入。視屏監(jiān)控不再僅用于安防，而是越來越多用于生產(chǎn)監(jiān)控，例如加熱爐爐膛視頻監(jiān)控等，隨著圖像識別技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控設(shè)備會越來越多地延伸到設(shè)備內(nèi)部及人力所不及的監(jiān)控死角，發(fā)揮越來越大的作用。

3) 先進控制、優(yōu)化控制越來越成為提高效益的重要手段。利用計算機的技術(shù)優(yōu)勢及計算能力，先進控制、優(yōu)化控制等先進控制方法的應(yīng)用越來越普及，不僅可以解決傳統(tǒng)PID 單回路控制的局限性，使過程控制更為平穩(wěn)，還可以實現(xiàn)卡邊控制、優(yōu)化控制、全流程優(yōu)化控制等，大幅提高控制效果，達到節(jié)能增效的目的。

4) 環(huán)保要求越來越高，生產(chǎn)要求零排放、零泄漏。 2016年中國開始執(zhí)行史上最嚴環(huán)保法，對煉化企業(yè)要求零排放、零泄漏、無污染。所有排放口實行在線監(jiān)測，每個排放煙筒要求配置煙氣排放在線監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)。

先進的監(jiān)測技術(shù)，嚴格的監(jiān)督管理，倒逼煉油化工企業(yè)必須適應(yīng)新的發(fā)展形勢，通過技術(shù)進步、優(yōu)化操作，做到節(jié)能減排，清潔化生產(chǎn)，做到發(fā)展與環(huán)境保護相平衡，達到可持續(xù)發(fā)展，這是當今每個煉化企業(yè)面臨的嚴峻課題。

原油劣質(zhì)化及企業(yè)追求低成本戰(zhàn)略，也越來越要求儀表設(shè)備及控制系統(tǒng)本身的防腐蝕能力要大幅提高，以適應(yīng)加工高硫原油的能力[5]。

5) 功能安全的理念深入人心。安全儀表系統(tǒng)已從傳統(tǒng)的過程控制概念脫穎而出，成為自控領(lǐng)域重要的分支，為生產(chǎn)裝置的安全運行保駕護航。安全儀表的應(yīng)用和發(fā)展緊緊圍繞安全功能和功能安全兩大主題，已經(jīng)發(fā)展建立起完備的技術(shù)體系和功能安全管理體系。

6) 工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全上升到國家安全層面。隨著工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與計算機信息管理網(wǎng)絡(luò)的相互連接滲透交融，工控網(wǎng)絡(luò)信息安全問題越來越突出，工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護體系的建立健全迫在眉睫，工控網(wǎng)絡(luò)信息安全問題已經(jīng)上升到國家安全層面。工控系統(tǒng)實行等級保護、工控系統(tǒng)安全防護能力測評等工作將制度化、常態(tài)化。

1.3 管理層面

1) 維修的空間越來越小，維護的工作變得越來越重要。原來傳統(tǒng)儀表的維護維修方式正在發(fā)生改變，維修的空間越來越小，維護的工作變得越來越重要?，F(xiàn)在的儀表均采用模塊化，可動部件極少，幾乎不需要維修，發(fā)現(xiàn)故障即使是廠家也是更換部件或整體更換。現(xiàn)場維修大量的工作是做好儀表的保養(yǎng)維護，確保儀表引壓管線暢通等維護性工作。

2) 科學化的設(shè)備管理手段不斷增強，儀表設(shè)備生命周期管理、預防性維護檢修漸成趨勢。傳統(tǒng)的故障后維修，正被建立在科學檢測評估前提下的預防性維護所取代，智能儀表設(shè)備的故障預報警，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)越來越成熟；利用熱成像儀、聲吶檢測儀等先進檢測設(shè)備發(fā)現(xiàn)儀表設(shè)備故障隱患的應(yīng)用越來越普及，儀表設(shè)備生命周期管理越來越被重視。

3) 管控一體化、計算機輔助管理，方興未艾。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，工廠管理計算機網(wǎng)絡(luò)與底層實時工控計算機網(wǎng)絡(luò)深度聯(lián)網(wǎng)融合，實現(xiàn)管控一體化，ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、EM系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等管理工具各行其道，成為生產(chǎn)管理的有力助手。

4) 傳統(tǒng)的儀表維保方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化、市場化。原來儀表車間大包大攬的管理模式，正在被專業(yè)的維保公司所替代，根據(jù)儀表的特性細分為不同的儀表專業(yè)，由專業(yè)化的儀表檢維修隊伍，按市場化進行商業(yè)承包。依靠專業(yè)化維保帶來的問題是企業(yè)核心技術(shù)的掌握和安全問題。

5) 兩級管理變?yōu)橐患壒芾?。各石化企業(yè)的儀表管理模式也多由原來的兩級管理模式變?yōu)橐患壒芾砟Ｊ?，將原來的公司級和各二級單位分散管理變?yōu)榧泄芾?，儀表管理更加直接，責任更加明確，更加全面細致。

6) 儀表專業(yè)技術(shù)需求向多學科復合型發(fā)展。隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，儀表專業(yè)與工藝、設(shè)備、計算機等相關(guān)專業(yè)的交叉相融變得越來越深入緊密。優(yōu)化控制、先進控制要求儀表技術(shù)人員要懂工藝；機電一體化項目，要求儀表技術(shù)人員要懂機械、電氣；智能化工廠更要求儀表技術(shù)人員懂通信技術(shù)及計算機技術(shù)。儀表專業(yè)不再是單一的DCS和現(xiàn)場儀表，而要求是復合型的全才，加速儀表復合型人才的培養(yǎng)迫在眉睫。

2 煉油化工儀表應(yīng)用難點

1) 種類繁多，技術(shù)更新發(fā)展快，人才缺失。從氣動儀表，到電動Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、單元組合儀表；再到智能變送器、調(diào)節(jié)器；從第一代DCS到如今第4代DCS， 在短短半個世紀內(nèi)，儀表技術(shù)飛躍發(fā)展。尤其是控制系統(tǒng)采用開放型發(fā)展策略后，IT行業(yè)每隔18個月升級換代一次的摩爾定律也開始困擾工控領(lǐng)域。

以控制系統(tǒng)操作站的操作系統(tǒng)軟件為例，從最初的各DCS廠家專用操作系統(tǒng)到逐步開放的通用操作系統(tǒng)，從DOS升級到WIN-NT，WIN2000差不多用了10a時間，從WIN2000升級到WIN-XP 用5a時間，從WIN-XP 升級到WIN-7 用3a時間。每一次操作系統(tǒng)軟件的升級，必然帶來系統(tǒng)硬件的升級[6]。

儀表自動化是石化行業(yè)內(nèi)技術(shù)更新發(fā)展最快的一個專業(yè)，技術(shù)的發(fā)展進步，對儀表從業(yè)人員的要求越來越高，不僅要懂儀表計算機，還要懂工藝、設(shè)備。儀表自動化技術(shù)的發(fā)展,也催生了人才市場的繁榮和競爭,儀表技術(shù)人員的流失,成為困擾企業(yè)的最大問題，各企業(yè)普遍存在儀表技術(shù)人員缺失、斷層現(xiàn)象。

2) 關(guān)鍵技術(shù)難以突破，高端儀表依賴進口,國產(chǎn)儀表難以為繼。煉油化工工藝條件苛刻，一些適用于嚴苛工況下的高端儀表技術(shù)始終沒有大的突破。如高壓聚乙烯高頻耐磨閥門、S_ZORB 耐磨球閥[7]、加氫反應(yīng)器高溫高壓多點耐磨熱電偶、火炬氣流量計等關(guān)鍵部位儀表，仍依賴進口。即使是進口的儀表，也難于適應(yīng)長周期生產(chǎn)，國產(chǎn)儀表差距更大。

高端儀表的技術(shù)突破，需要產(chǎn)、學、研，協(xié)同攻關(guān)，同時需要國家政策扶持。而改革開放30a來，在以市場換技術(shù)的政策導向下，儀表行業(yè)的幾家大型國企，在外企的沖擊下，高端產(chǎn)品推出乏力，而一些民營企業(yè)一直在堅持，并且在高端儀表的研發(fā)上取得一些成效。

近年來實施的低價中標采購策略，對儀表質(zhì)量也造成了潛在的隱患。

3) 機電一體化項目管理難度大。一些隨工藝包帶來的機電一體化項目，其控制系統(tǒng)獨立設(shè)置，隨設(shè)備帶入的PLC系統(tǒng)，因資料匱乏、技術(shù)保密，如黑匣子一般，一但出了問題很難處理，管理難度加大。

該問題的解決，需要在項目前期進行規(guī)避，要求廠家提供控制方案，盡量在主裝置控制系統(tǒng)中實現(xiàn)，不單獨配PLC，如非要單獨設(shè)置控制系統(tǒng)，要選通用機型并關(guān)注后續(xù)工程服務(wù)等。

4) 儀表預防性維護缺乏有效的技術(shù)支持，儀表失效數(shù)據(jù)庫收集建立難。由于目前儀表的智能化水平還不高，來自儀表及控制系統(tǒng)內(nèi)部的故障自診斷信息有限，不足以支撐預防性維護，目前儀表控制系統(tǒng)的預防性維護，大多還停留在人工判斷的水平上。儀表運行故障、隱患的發(fā)現(xiàn)主要依靠員工的責任心。

日常儀表控制系統(tǒng)維護過程中，儀表失效數(shù)據(jù)的收集、整理、歸檔，大多靠人工，由于近年企業(yè)改制，人員流失，基礎(chǔ)資料的積累缺乏連續(xù)性，更沒有有效的工具對基礎(chǔ)資料進行維護，基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)的收集效率低下，可用性差，難以建立起失效數(shù)據(jù)庫，更談不上利用失效數(shù)據(jù)進行有效的、定量的失效分析。

目前大多企業(yè)實行儀表維修服務(wù)外包，一些儀表的解體維修數(shù)據(jù)更是難以全面收集。要靠管理制度，推進和執(zhí)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析和積累，用管理制度來規(guī)范細化儀表預防性維護作業(yè)，確保預防性維護制度化、規(guī)范化、常態(tài)化，維護到位，不走過場。

5) 安全儀表管理難度大。石化行業(yè)介質(zhì)具有易燃易爆特性，安全生產(chǎn)尤為重要。根據(jù)2014年國家安監(jiān)總局頒布《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見》(安監(jiān)總管三(2014) 116號)，對化工企業(yè)安全儀表的設(shè)置及管理提出了具體的要求及整改時間表，安全儀表的設(shè)置及管理要以SIL評估為準則。目前各企業(yè)都根據(jù)要求開始開展此項工作，企業(yè)內(nèi)部掌握SIL評估方法、具有評估資質(zhì)的人極度缺乏，大多委托具有資質(zhì)的第三方機構(gòu)來評估。評估過程及評估結(jié)果的整改，對企業(yè)都有不小的壓力和難度。老企業(yè)需要評估的裝置較多，尤其是一些儲運裝置，原設(shè)計沒有考慮安全儀表設(shè)置，需要按照新的管理要求重新設(shè)計整改。儀表制造商的安全儀表SIL等級認證更是亂象一片，魚龍混雜，缺乏有效的監(jiān)管。

安全儀表的運行管理，尤其是在線維護難度非常大，早期設(shè)計的一些安全儀表測量儀表及執(zhí)行機構(gòu)根本無法在線切除做維護。隨著技術(shù)進步，煉油石化企業(yè)的生產(chǎn)檢修周期已長達4～5a，尤其是安全儀表平時處于休眠狀態(tài)，事故狀態(tài)下才動作，安全儀表如果長期得不到檢測保養(yǎng)維護，一旦該動作時出現(xiàn)拒動，后果將不堪設(shè)想。

安全儀表的在線測試如何開展，是每個企業(yè)需要認真思考的。

6) 工控網(wǎng)絡(luò)安全存在隱患。新系統(tǒng)可以按工控網(wǎng)絡(luò)安全要求去設(shè)計配置，但是大量存在的老系統(tǒng)，要達到工控網(wǎng)絡(luò)安全要求非常之難。

工控網(wǎng)絡(luò)安全最本質(zhì)的問題是沒有自己的核心技術(shù)，目前在用的多是國外的控制系統(tǒng)、智能儀表，網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，即便是國產(chǎn)智能儀表和DCS也是國外的芯片，用國外的操作系統(tǒng)，難以做到本質(zhì)安全。工控網(wǎng)絡(luò)安全問題，技術(shù)和管理是相輔相成的，要靠管理彌補技術(shù)上的欠缺。

2017年6月1日網(wǎng)絡(luò)安全法開始實施后，按照網(wǎng)絡(luò)安全法對工控網(wǎng)絡(luò)開始實施等級保護，有關(guān)等級的評定劃分及保護的設(shè)定，對于長周期運行的煉油化工行業(yè)如何做到定期評測，對每個企業(yè)都是一個新的課題。

7) 大量存在可燃、有毒氣體報警系統(tǒng)設(shè)置不符合新規(guī)定存在隱患現(xiàn)象。近年來加工高硫油的煉油廠越來越多，可燃氣、有毒氣體泄漏引發(fā)的事故時有發(fā)生，對可燃氣、有毒氣體防護要求越來越高。而企業(yè)大量存在的老裝置老系統(tǒng)的可燃、有毒氣體報警系統(tǒng)(GDS)設(shè)置混同于DCS,GDS在DCS中實現(xiàn)，與過程儀表共用DCS控制器，沒有獨立設(shè)置，在報警的識別中沒有足夠的辨識度，在裝置停車檢修，DCS 點檢期間，無法做到繼續(xù)監(jiān)測報警。

國家安監(jiān)總局116號文明確規(guī)定把可燃、有毒氣體報警儀納入安全儀表系統(tǒng)管理，要求獨立設(shè)置GDS，這對于老裝置居多的老企業(yè)存在一定的改造難度。

8) 環(huán)保儀表管理難度大。自從實施環(huán)保法以來，煉油化工企業(yè)壓力劇增，環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)直接上傳環(huán)保局，不能有一點閃失。環(huán)保監(jiān)測儀表的管理及維保標準提高，難度加大，在線分析儀表受環(huán)境及工況制約，其精確度及準確度，經(jīng)常受制于采樣預處理部分，需要努力去探索維保方法，總結(jié)經(jīng)驗，才能滿足工藝實時監(jiān)測的需要。

VOC檢測，許多閥門閥桿的動態(tài)密封達不到要求，這與現(xiàn)行的閥門制造標準有關(guān)，環(huán)保標準提高了，而閥門等儀表的制造標準并沒有提高。閥門的密封標準要相應(yīng)的提高，閥門的預緊力，膜頭的推力都要增加，只有儀表設(shè)備達標了，使用過程才能達標。

9) ERP，EM等信息化管理項目還不能完全發(fā)揮作用。煉油化工企業(yè)是國內(nèi)較早推廣ERP，EM的企業(yè)，但是效果一直不盡如人意，目前大部分企業(yè)還是線上、線下2條線在走，還做不到所有的專業(yè)管理完全線上實施。尤其是EM系統(tǒng)，對儀表專業(yè)來講，儀表種類繁多，規(guī)格技術(shù)參數(shù)龐雜，各企業(yè)的管理模式各有不同，儀表基礎(chǔ)資料缺乏積累和完善，儀表管理完全納入EM有相當大的難度。

各企業(yè)不同時期、不同專業(yè)、不同應(yīng)用、不同的開發(fā)單位開發(fā)的信息管理系統(tǒng)，在功能上相互獨立，缺乏互通互聯(lián)，做不到信息共享。企業(yè)同儀表及控制系統(tǒng)制造商、設(shè)計院、施工單位等部門跨區(qū)域的合作溝通、資料交付等還做不到完全數(shù)字交付。

目前企業(yè)最急需做的是已有信息化項目的完善及互聯(lián)互通，扎實做好基礎(chǔ)工作，用好EM，ERP，提高儀表自控率，加速信息化建設(shè)，使得工控自動化與信息化深度融合。

3 熱點問題

3.1 大數(shù)據(jù)

來自底層控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析、整理、加工后用于生產(chǎn)調(diào)度計劃管理，已經(jīng)非常成熟。如今，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)用于生產(chǎn)過程報警管理，實現(xiàn)報警分類、優(yōu)化、存儲、分析等功能，大幅增強管理效率[8]。通過報警管理實現(xiàn)黑屏操作，已經(jīng)在部分企業(yè)中實現(xiàn)。

大數(shù)據(jù)分析也是設(shè)備管理的主要技術(shù)手段，設(shè)備的失效數(shù)據(jù)分析，就是建立在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)之上，設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測也是依托大數(shù)據(jù)分析。

用于指導生產(chǎn)操作的工藝過程生產(chǎn)模型，更是建立在大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，精準的數(shù)學模型的建立，全靠龐大的數(shù)據(jù)分析支撐。全流程優(yōu)化、分子煉油等技術(shù)已經(jīng)在部分企業(yè)實施。

3.2 云計算

計算機技術(shù)的發(fā)展，使得其計算能力足夠強大，原來就地設(shè)置，用于服務(wù)某局部功能的數(shù)據(jù)處理運算，可以移植到專用的服務(wù)器上在異處、異地實現(xiàn)，這就是云平臺的概念。

現(xiàn)在控制系統(tǒng)操作站的功能，可以通過云平臺來實現(xiàn)，在工廠設(shè)置云平臺服務(wù)器，把各裝置分散的控制系統(tǒng)操作站，統(tǒng)一集中到云平臺上進行數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控，操作工在各控制室通過操作終端的虛擬操作站進行操作。

通過云計算技術(shù)，建立云平臺服務(wù)器，實現(xiàn)虛擬操作站，不再受制于DCS操作系統(tǒng)軟件版本不斷升級之苦。

云計算、云平臺技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域已成功應(yīng)用，百度云、阿里云等都有廣大的商業(yè)用戶，國外控制系統(tǒng)公司如霍尼韋爾、西門子推出了工業(yè)云平臺，國內(nèi)中石化與華為公司合作也在加速創(chuàng)建中國的工業(yè)云平臺。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)

計算機技術(shù)的發(fā)展，使得每臺設(shè)備都可能內(nèi)置芯片，成為智能設(shè)備，把每臺智能設(shè)備通過計算機網(wǎng)絡(luò)互通互聯(lián)，都納入工控計算機網(wǎng)絡(luò)控制管理，這就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)打破了原來的儀表控制的概念，使連接物聯(lián)網(wǎng)的每臺設(shè)備都變成了儀表，都可以實現(xiàn)在線監(jiān)控。

工控巨頭艾默生公司已推出工控物聯(lián)網(wǎng)方案，通過Wireless Hart 協(xié)議的智能變送器，嫁接改造老舊儀表系統(tǒng)和設(shè)備，把安全閥、疏水器等設(shè)備連接成工控物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對以往需要靠人工監(jiān)控的設(shè)備進行在線實時監(jiān)控管理。

目前已有企業(yè)和控制系統(tǒng)廠家合作在進行試點。

3.4 智能工廠

智能工廠是近兩年最熱的話題，各行各業(yè)都趨之若鶩，目前雖然還沒有統(tǒng)一的標準及技術(shù)規(guī)范，技術(shù)上還存在瓶頸，但是絲毫不降低各企業(yè)追逐的熱情。

目前智能工廠建設(shè)正處在搶占技術(shù)制高點的階段，國外各大公司都在發(fā)力攻關(guān)，紛紛推出智能工廠模型及解決方案。國內(nèi)企業(yè)也不甘落后積極行動，中石化聯(lián)手浙大中控等企業(yè)，已經(jīng)開展智能工廠試點，組織力量在制訂標準，九江石化等一批石化企業(yè)，在智能化工廠建設(shè)方面已經(jīng)收到成效。

4 發(fā)展趨勢

4.1 全流程優(yōu)化

借助先進控制技術(shù)及算法，突破傳統(tǒng)的單回路PID算法，以往傳統(tǒng)控制方案難于解決的回路相互關(guān)聯(lián)、相互耦合等難題，有了解決方案。局部優(yōu)化、單元優(yōu)化，如加熱爐熱效率控制優(yōu)化、壓縮機組控制優(yōu)化等方案的應(yīng)用越來越多。

優(yōu)化控制、先進控制正向企業(yè)全流程優(yōu)化發(fā)展，實現(xiàn)精準控制，實現(xiàn)分子煉油，真正實現(xiàn)上下協(xié)同，效益最大化。

4.2 管控一體化

管控一體化必須實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，實現(xiàn)跨部門、跨專業(yè)、跨區(qū)域的互聯(lián)互通，真正做到人機協(xié)同，管控自如。

目前在技術(shù)層面實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部縱向各功能模塊的互聯(lián)互通已經(jīng)不困難，難的是改變觀念，打破原有的企業(yè)管理格局和思維定式，由定性到定量，做到靠數(shù)據(jù)說話。

目前在橫向跨部門跨區(qū)域的互聯(lián)互通還有難度，未來借助云平臺技術(shù)可以提供很好的解決方案。

4.3 數(shù)字化工廠

數(shù)字化是智能化的基礎(chǔ)和前提，實現(xiàn)數(shù)字化后，實時信息可以由兩維變?nèi)S；實時信息由孤島變?yōu)榧泄蚕?；實時工作描述由寫意到寫實；實時培訓由抽象到虛擬仿真，實施預案由文字到虛擬現(xiàn)實模擬；實時生產(chǎn)運維由靜態(tài)到時空結(jié)合轉(zhuǎn)變[9]。

4.4 工業(yè)4.0

工業(yè)4.0是一種工業(yè)生態(tài)，不是某個行業(yè)局部的智能化，是整個工業(yè)的一個業(yè)態(tài)，煉油化工企業(yè)也不例外。

那時的儀表自動化系統(tǒng)是具有自學習功能的儀表控制系統(tǒng)，生產(chǎn)控制過程無需人工干預，實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的多維度實時分析，數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控、分析、處理實現(xiàn)PDCA循環(huán)，可以實現(xiàn)分子級別的煉油加工，實現(xiàn)產(chǎn)品的定制化、差異化生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

改革開放近40 a來，中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，近幾十年來全球新建煉廠大都集中在中國大陸地區(qū)[10]，儀表自動化專業(yè)人員對煉油化工儀表自動化的發(fā)展有更深刻的體會。對當下煉油化工儀表行業(yè)難點、熱點的解讀，對未來發(fā)展趨勢的展望，有助于對當下煉油化工儀表的發(fā)展有更全面的理解和認識，更好地把握機遇，迎難而上，迎接飛速發(fā)展的工業(yè)4.0時代的到來。

[1] 2017年中國煉油行業(yè)現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢預測 [DB/OL].[2017-05-26].http//:www.chyxx.com/industry/201705/526674.html.

[2] 陳優(yōu)先.化工測量及儀表[M].北京:化學工業(yè)出版社，2010.

[3] 于世恒.智能儀表的前世今生[J].流程工業(yè)， 2011(22):28-30.

[4] 林玉池.測量控制與儀器儀表前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢[M].天津:天津大學出版社，2008.

[5] 于世恒.不容忽視的控制系統(tǒng)腐蝕[J].流程工業(yè)， 2012(13):

26-27.

[6] 于世恒.控制系統(tǒng)升級改造[J].石油化工自動化,2010,46(02)：29-31.

[7] 于世恒.S-ZORB裝置程控閥故障分析與對策[J].石油化工自動化,2015,51(03):74-75.

[8] 葉向東.數(shù)字化石油煉制和石油化工工廠建設(shè)初探[J].石油化工自動化, 2013,49(04):1-4.

[9] 路守彥.石油化工智能工廠建設(shè)[J].煉油技術(shù)與工程，2016 (03):27.

[10] 葉向東.現(xiàn)代石油化工企業(yè)工程建設(shè)[J].石油化工自動化, 2012，48 (05):1-5.

CharacteristicsandDevelopmentTrendofInstrumentAutomationinRefiningandChemicalIndustry

Yu Shiheng

(Sinopec Shanghai Petrochemical Co.Ltd., Shanghai, 200540, China)

s：With continuous development and growing, and with the aid of computer technology, network technology and other new technology, many new features and management difficulties come into being for refining and chemical industry of China.The features, hotspots and difficulties of current petrochemical instrument automation are summarized in detail from the point of technical level, application level and management level for oil refining.The overview on whole process optimization, integration of management and control, digital factory and development trend of industrial 4.0 is presented.A comprehensive summary and description on how to serve the production better for oil refining and chemical engineering are proposed.The prospect for future intelligent factory is expected.

intelligent; life cycle of instrument and device; preventive maintenance; integration of management and control; big data; cloud calculation; internet of things

稿件收到日期：2017-09-06，修改稿收到日期2017-10-20。

于世恒(1962—)，男，遼寧大連人，1984年畢業(yè)于撫順石油學院生產(chǎn)過程自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于上海石化公用事業(yè)部，負責儀表運行管理工作，任高級工程師。

TP273

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1007-7324(2017)06-0001-06