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西門子SIMATICPCS7系統(tǒng)在煉油和乙烯項目中的應用

撫順石化“千萬噸煉油、百萬噸乙烯”項目作為超大規(guī)模的工程和迄今為止東北地區(qū)最大的煉化一體化工程之一，采用西門子SIMATIC PCS 7作為全廠DCS，并與S7-400FH系統(tǒng)聯(lián)合使用，構成DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案。這一聯(lián)合煉油廠是世界上采用SIMATIC PCS 7作為主自動化系統(tǒng)的最大型集成式煉油及乙烯工廠。

近年來，國家積極推行振興東北工業(yè)基地戰(zhàn)略，撫順石化迎來了難得的發(fā)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(yè)基地的“標志性工程”、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(jīng)濟責任和社會責任。

該廠將成為中國東北地區(qū)最大的煉油石化基地。加工原油量將達到10Mt/a，并且生產1Mt/a乙烯供應下游生產聚烯烴。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、1Mt/a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(qū)和化塑廠搬遷工程，是分別立項又相互聯(lián)系的煉油和化工綜合項目。

隨著中國石油工業(yè)的不斷發(fā)展，安全生產與節(jié)能環(huán)保正在受到日益重視。撫順石化該項目生產流程長、工藝復雜，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制系統(tǒng)的性能也提出了更高的要求。控制系統(tǒng)和儀表不僅要采用最新的技術確保安全可靠，而且需要滿足石油化工特殊工藝過程的技術要求。除基本的過程控制和檢測外，還要建立全廠實時數(shù)據(jù)庫，為廠級計算機信息管理和生產調度建立基礎。

為了確保人員和設備安全、保證裝置在事故情況下的安全聯(lián)鎖和緊急停車，避免災難性事故的發(fā)生，采用SIS對重要裝置進行保護。眾所周知，DCS和SIS在煉油與化工裝置的控制中應用非常廣泛，以往這兩個系統(tǒng)多是由不同產商提供，彼此相互獨立的，需要單獨的系統(tǒng)設計和各自的組態(tài)軟件完成系統(tǒng)開發(fā)，維護方式也是不同的。當系統(tǒng)間需要數(shù)據(jù)交換時，多采用硬接線的方式，由此給用戶帶來了很多不便與隱患。西門子的SIS選用具有冗余容錯性的SIMATIC S7-400FH控制器，內置完全冗余設計及自診斷功能，能對內部及外部的故障進行快速而有效的診斷，通過不同的模塊冗余(FMR)方式，對現(xiàn)場儀表和執(zhí)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(guī)范規(guī)定中的安全儀表功能。這樣SIMATIC PCS 7與S7-400FH系統(tǒng)將基本過程控制系統(tǒng)與SIS完全整合在一起，這樣既可以減少投資，又可簡化系統(tǒng)設計、開發(fā)與維護工作，且能更好地滿足國際安全標準規(guī)定的等級要求。

經(jīng)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該項目自動化系統(tǒng)的主供應商，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制系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有生產設備的整體控制與監(jiān)視歸檔，并利用AS 400H，400FH自動化站、ET200M系列I/O(含標準模塊與F模塊)、Profibus總線以及工業(yè)以太網(wǎng)通信技術構建完整的自動化控制體系。

為了滿足高可用性要求，系統(tǒng)進行了全冗余容錯的配置： 控制器，I/O模塊，系統(tǒng)總線和服務器的各個層次的冗余；項目現(xiàn)場大量的智能儀表采用的是HART協(xié)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系統(tǒng)中；系統(tǒng)還具備強大的第三方通信能力，如RS-232/485(Modbus RTU)通信與APC先進控制器的通信，為廠級MES系統(tǒng)和ERP提供標準的OPC接口等。此外，項目還設計建立了GDS，CAS，OPC，AMS，CCTV和時鐘同步系統(tǒng)。

項目所有的工藝生產裝置、公用工程及輔助設施等均采用DCS/SIS進行過程控制、監(jiān)視和安全聯(lián)鎖保護。在完成工業(yè)過程底層回路控制的基礎上，進一步實現(xiàn)過程的整體性能控制，搭建過程控制與管理的一體化系統(tǒng)平臺，最終實現(xiàn)以綜合生產經(jīng)營指標為目標的優(yōu)化控制，確保生產裝置安全、平穩(wěn)、長周期、高質量的運行，實現(xiàn)企業(yè)的最大利潤。

經(jīng)過緊張的建設和調試，該項目的全部裝置已于2012年9月正式投入生產運行。西門子公司提供的高可靠性并且靈活易用的控制系統(tǒng)已經(jīng)幫助撫順石化的煉油裝置在產品收率和產品質量方面達到設計值。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(guī)模，形成“大煉油—大化工—大園區(qū)”的新格局并向“國內領先、世界一流”的大型煉化生產基地穩(wěn)步邁進。(西門子(中國)有限公司)