撫順石化“千萬噸煉油、百萬噸乙烯”項目作為超大規模的示範工程和迄今為止東北地區最大的煉化一體化工程，采用西門子SIMATIC PCS 7作為全廠DCS係統，並與S7-400FH係統聯合使用，構成DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案。在西門子全集成解決方案的保駕護航下，撫順石化完成了預期的生產規模，形成“大煉油―大化工―大園區”的新格局並向“國內領先、世界一流”的大型煉化生產基地穩步邁進。
中國石油撫順石化公司石油二廠
撫順石化是一家具有悠久曆史與光榮傳統的石化企業，標誌著中國石油工業發展的“五朵金花”中的“三朵”，即催化裂化、催化重整和延遲焦化在這裏綻放著耀眼的光芒。近年來，國家積極推行振興東北工業基地戰略，撫順石化由此迎來了難得的發展契機。2006 年，中石油決定投資 24 億歐元在撫順建立煉油石化廠，由中石油撫順石化公司運營。作為振興遼寧老工業基地的“標誌性工程”、撫順市的“希望工程”，“千萬噸煉油、百萬噸乙烯”項目落戶撫順石化公司石油二廠，在給人們帶來美好希望的同時也承載著重要的政治責任、經濟責任和社會責任。
項目背景
該廠將成為中國東北地區最大的煉油石化基地。該廠每年加工原油量將達到 1000 萬噸，並且每年生產 100 萬噸乙烯供應下遊生產聚烯烴。這是一個特大型煉油化工一體化項目，項目集中原油加工、煉油結構調整技術改造工程、100萬噸/年乙烯技術改造工程、熱電廠“以大代小”擴能改造工程及配套項目、石油一廠新區和化塑廠搬遷工程，是分別立項又相互聯係的煉油和化工綜合項目。
隨著我國石油工業的不斷發展，安全生產與節能環保正在受到日益重視。撫順石化“千萬噸煉油、百萬噸乙烯”項目生產流程長、工藝複雜，又有大量易燃、易爆危險裝置，安全要求極高，對肩負全廠生產重任的控製係統的性能也提出了更高的要求。控製係統和儀表不僅要采用最新的技術、quebaoanquankekao，erqiexuyaomanzushiyouhuagongteshugongyiguochengdejishuyaoqiu，chujibendeguochengkongzhihejiancewai，haiyaojianliquanchangshishishujuku，weichangjijisuanjixinxiguanliheshengchantiaodujianlijichu。
中(zhong)石(shi)油(you)希(xi)望(wang)提(ti)高(gao)該(gai)廠(chang)運(yun)營(ying)效(xiao)率(lv)及(ji)安(an)全(quan)水(shui)平(ping)。全(quan)廠(chang)將(jiang)通(tong)過(guo)單(dan)獨(du)的(de)控(kong)製(zhi)室(shi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，實(shi)現(xian)高(gao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)，提(ti)高(gao)人(ren)力(li)資(zi)源(yuan)利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)。采(cai)用(yong)技(ji)術(shu)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)從(cong)熱(re)液(ye)和(he)煙(yan)氣(qi)中(zhong)提(ti)取(qu)廢(fei)棄(qi)能(neng)源(yuan)，供(gong)應(ying)全(quan)廠(chang)。另(ling)外(wai)工(gong)廠(chang)安(an)全(quan)及(ji)排(pai)放(fang)成(cheng)為(wei)關(guan)注(zhu)重(zhong)點(dian)，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)一(yi)名(ming)行(xing)業(ye)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)負(fu)責(ze)這(zhe)一(yi)大(da)型(xing)項(xiang)目(mu)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)及(ji)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)實(shi)施(shi)。
DCS與SIS的一體化需求
為了確保生產裝置的人員和設備安全、保證裝置在事故情況下的安全聯鎖和緊急停車，避免災難性事故的發生，采用SIS係統對重要裝置進行保護。眾所周知，DCS和SIS係統在煉油與化工裝置的控製中應用非常廣泛，以往這兩個係統多是由不同產商提供的、彼bi此ci相xiang互hu獨du立li的de，需xu要yao單dan獨du的de係xi統tong設she計ji和he各ge自zi的de組zu態tai軟ruan件jian完wan成cheng係xi統tong開kai發fa，維wei護hu方fang式shi也ye是shi不bu同tong的de。當dang係xi統tong間jian需xu要yao數shu據ju交jiao換huan時shi，多duo采cai用yong硬ying接jie線xian的de方fang式shi，由you此ci給gei用yong戶hu帶dai來lai了le很hen多duo不bu便bian與yu隱yin患huan。西xi門men子zi的deSIS係統選用具有冗餘容錯性的SIMATIC S7-400FH控製器，內置完全冗餘設計及自診斷功能，能對內部及外部的故障進行快速而有效的診斷，通過不同的模塊冗餘（FMR）方式，對現場儀表和執行裝置進行單模塊、雙模塊和三重化模塊配置，完成IEC61511安全規範規定中的安全儀表功能。這樣SIMATIC PCS 7與S7-400FH係統將基本過程控製係統與安全儀表係統完全整合在一起，這樣既可以減少投資，又可簡化係統設計、開發與維護工作，且能更好地滿足國際安全標準規定的等級要求。
而且，S7-400FH的單個CPU就能達到SIL3的安全等級要求；既滿足安全功能上的獨立需求，又可以在集散控製係統（DCS）的操作界麵上顯示全部的安全相關工藝和維護診斷數據，便於統一的數據管理。既節省成本，也避免了由於DCS和SIS屬於不同的供應商而產生的接口兼容性問題。
此外，簡便易用的安全生命周期軟件工具-SIMATIC安全矩陣（SAFETY MATRIX）用於係統的工程組態、調試、開車和服務。
係統描述
經過 18 個月的技術驗證和激烈的競爭篩選，撫順石化最終選定西門子為“千萬噸煉油、百萬噸乙烯”項目自動化係統的主供應商，采用SIMATIC PCS 7作為全廠DCS係統，並與S7-400FH係統聯合使用，構成DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案。這一聯合煉油廠是世界上采用 SIMATIC PCS 7 作為主自動化係統的最大型集成式煉油及乙烯工廠。
在本項目中，遵循西門子全集成自動化(TIA)設計理念，以SIMATIC PCS 7為核心將煉油與乙烯的工藝裝置和公用工程、輔助設施等均納入控製係統，實現對所有生產設備的整體控製與監視歸檔，並利用 AS 400H、400FH自動化站、ET200M係列I/O（含標準模塊與F模塊）、PROFIBUS總線以及工業以太網通信技術構建完整的自動化控製體係。
SIMATIC PCS 7集散控製係統是集DCS、SIS、AMS、PLC以及遠程IO為一體的新型全集成控製係統，具有分散控製、集中管理、控製裝置和現場儀表全數字化、安裝方便、成本低和維護管理智能化等特點，它代表了當今控製係統的發展方向。
整個係統的結構可以分為3層。
①控製器層：通過現場總線層實現對現場儀表的監測和輸出控製。
②係統網絡層：所有現場控製器、服務器、工程師站、操作員單站通過係統網絡連接到一起。
③終端網絡層：所有服務器、客戶機操作員站通過終端網絡層連接到一起，客戶機操作員站通過服務器獲得控製器層的數據並將操作員指令傳達到控製器。
為了滿足高可用性要求，係統進行了全冗餘容錯的配置：控製器，I/O模塊，係統總線，和服務器的各個層次的冗餘；過程控製站的控製卡和控製用的I/O卡必須按1:1冗餘配置；包括設備冗餘和工作性能冗餘；DCS係統的卡件具有帶電插拔功能（包括控製器卡、通信卡、各類I/O卡）；係統可以在線升級和擴展，支持遠程I/O功能；能夠在線故障診斷、自動切換；當dang主zhu控kong製zhi器qi故gu障zhang時shi可ke以yi實shi現xian無wu擾rao動dong切qie換huan，在zai冗rong餘yu控kong製zhi器qi同tong時shi故gu障zhang時shi，係xi統tong輸shu出chu保bao持chi在zai最zui後hou的de輸shu出chu值zhi上shang或huo預yu定ding的de故gu障zhang安an全quan狀zhuang態tai值zhi上shang。基ji於yu柔rou性xing模mo件jian冗rong餘yu（FMR）技術的安全係統S7-400FH，其多路容錯性能允許係統多個故障發生而不會造成裝置的誤停車。
上位機係統采用客戶機/服務器結構，其中客戶機用於對現場控製設備的監視和操作，服務器可完成生產過程的數據記錄與歸檔。操作員站、工程師站和自動化係統站與控製係統之間采用西門子SIMATIC NET 冗餘光纖環網作為通訊網絡，通信速率高達1Gbps，有效保證了海量數據高速傳輸的需求，在環型網絡的某一個節點出現故障時，環形網絡會在0.3秒內重建通訊通道。
項目現場大量的智能儀表采用的是Hart協議。西門子的過程設備管理軟件PDM對多達幾十個主流廠商、上千種Hart設備都能夠很方便地整合到PCS7 係統中，對過程儀表的狀態進行實時的監測，還提供對現場儀表的過程值檢測、設備診斷與維護、基本設置、詳細參數設置等等功能。在一個現場儀表的數據連接到PDM的數據庫中後，通過PDM就可以對此智能儀表進行診斷、設定等等操作。PDM功能包括設備的回路測試、自檢功能和變送器校準等。
係統除了自身擁有強大的通信能力以外，還需具備與各種第三方產品進行通信的能力。如與第三方設備進行RS232/485(MODBUS RTU)通信；與APC先進控製器的通信；為廠級MES係統和ERP提供標準的OPC接口等等。
此外，項目還設計建立了GDS，CAS，OPC，AMS，CCTV和時鍾同步係統。
係統配置
1000萬噸/年煉油裝置包括：撫順石化公司石油二廠內新建180萬噸/年柴油加氫精製裝置、200萬噸/年蠟油加氫裂化裝置、6萬Nm3/h製氫、50萬噸/年烴重組裝置、異地改擴建800萬噸/年常減壓蒸餾裝置（北蒸餾）、240萬噸/年延遲焦化、80萬噸/年汽、煤油加氫精製裝置及8000噸/年硫磺回收等裝置，以及配套的原油罐區、原油罐區消防設施、中間原料油罐區、汙水處理場、循環水場、空壓站、消防泵站及泡沫站、煉油管控中心等公用工程及生產輔助設施。還包括石油一廠新區及化塑廠搬遷部分：搬遷石油一廠新區酮苯脫蠟裝置兩套、石蠟加氫裝置兩套、石蠟成型裝置一套、潤滑油精製裝置一套和化塑廠苯乙烯裝置一套至石油二廠廠區內。
煉油裝置係統配置：
DCS冗餘控製器S7-400H：51對；I/O：11500點
SIS冗餘控製器S7-400FH：10對；I/O：4000點
中央控製室（CCR）中配有：
OS服務器4對
中央歸檔服務器1台
資產管理器2台
OPC服務器1台
Web服務器2台
防病毒服務器1台
DCS操作站61台
SIS操作站5台
工程師站12台
12個現場控製站（FRR）分別配有：
1台工程師站
1台操作站
1台資產管理站
（圖20）
80萬噸/年乙烯裝置（含汽油加氫），其下遊配套建設40萬噸/年芳烴抽提裝置、16萬噸/年丁二烯裝置、4萬噸/年丁烯-1裝置（包括MTBE）、45萬噸/年線性低密度聚乙烯、35萬噸/年高密度聚乙烯裝置、30萬噸/年聚丙烯裝置、20萬噸/年丁苯橡膠裝置以及相應的1#循環水場、2#循環水場、生產生活消防水站、壓力罐區、常壓罐區、空壓空分裝置、汙水處理、中央控製室、中央實驗室等公用工程及生產輔助設施。
乙烯裝置係統配置：
DCS冗餘控製器S7-400H：46對；I/O：29300點
SIS冗餘控製器S7-400FH：14對；I/O：8400點
OS冗餘服務器：9對
中央歸檔服務器：4台
OPC服務器：8台
操作站：100台
工程師站：16台
AMS站：16台
（圖25；圖24；圖26）
強強聯合走向未來
目前，經過緊張的建設和調試，“撫順千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目的全部裝置已於2012年9月yue正zheng式shi投tou入ru生sheng產chan運yun行xing。西xi門men子zi公gong司si提ti供gong的de高gao可ke靠kao性xing並bing且qie靈ling活huo易yi用yong的de控kong製zhi係xi統tong已yi經jing幫bang助zhu撫fu順shun石shi化hua的de煉lian油you裝zhuang置zhi在zai產chan品pin收shou率lv和he產chan品pin質zhi量liang方fang麵mian達da到dao設she計ji值zhi。經jing過guo產chan品pin技ji術shu培pei訓xun、係統培訓、操(cao)作(zuo)員(yuan)培(pei)訓(xun)之(zhi)後(hou)，現(xian)場(chang)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)熟(shu)練(lian)掌(zhang)握(wo)係(xi)統(tong)的(de)日(ri)常(chang)操(cao)作(zuo)及(ji)故(gu)障(zhang)排(pai)查(zha)。在(zai)西(xi)門(men)子(zi)全(quan)集(ji)成(cheng)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)保(bao)駕(jia)護(hu)航(hang)下(xia)，撫(fu)順(shun)石(shi)化(hua)將(jiang)達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)生(sheng)產(chan)規(gui)模(mo)，形(xing)成(cheng)“大煉油―大化工―大園區”的新格局並向“國內領先、世界一流”的大型煉化生產基地穩步邁進。
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