撫順石化“千萬(wàn)噸煉油、百萬(wàn)噸乙烯”項(xiàng)目作為超大規(guī)模的示范工程和迄今為止東北地區(qū)最大的煉化一體化工程，采用西門(mén)子SIMATIC PCS 7作為全廠(chǎng)DCS系統(tǒng)，并與S7-400FH系統(tǒng)聯(lián)合使用，構(gòu)成DCS/SIS的一體化無(wú)縫集成解決方案。在西門(mén)子全集成解決方案的保駕護(hù)航下，撫順石化完成了預(yù)期的生產(chǎn)規(guī)模，形成“大煉油—大化工—大園區(qū)”的新格局并向“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界一流”的大型煉化生產(chǎn)基地穩(wěn)步邁進(jìn)。

　　中國(guó)石油撫順石化公司石油二廠(chǎng)
　　撫順石化是一家具有悠久歷史與光榮傳統(tǒng)的石化企業(yè)，標(biāo)志著中國(guó)石油工業(yè)發(fā)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里綻放著耀眼的光芒。近年來(lái)，國(guó)家積極推行振興東北工業(yè)基地戰(zhàn)略，撫順石化由此迎來(lái)了難得的發(fā)展契機(jī)。2006 年，中石油決定投資 24 億歐元在撫順建立煉油石化廠(chǎng)，由中石油撫順石化公司運(yùn)營(yíng)。作為振興遼寧老工業(yè)基地的“標(biāo)志性工程”、撫順市的“希望工程”，“千萬(wàn)噸煉油、百萬(wàn)噸乙烯”項(xiàng)目落戶(hù)撫順石化公司石油二廠(chǎng)，在給人們帶來(lái)美好希望的同時(shí)也承載著重要的政治責(zé)任、經(jīng)濟(jì)責(zé)任和社會(huì)責(zé)任。

　　項(xiàng)目背景  
　　該廠(chǎng)將成為中國(guó)東北地區(qū)最大的煉油石化基地。該廠(chǎng)每年加工原油量將達(dá)到 1000 萬(wàn)噸，并且每年生產(chǎn) 100 萬(wàn)噸乙烯供應(yīng)下游生產(chǎn)聚烯烴。這是一個(gè)特大型煉油化工一體化項(xiàng)目，項(xiàng)目集中原油加工、煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造工程、100萬(wàn)噸/年乙烯技術(shù)改造工程、熱電廠(chǎng)“以大代小”擴(kuò)能改造工程及配套項(xiàng)目、石油一廠(chǎng)新區(qū)和化塑廠(chǎng)搬遷工程，是分別立項(xiàng)又相互聯(lián)系的煉油和化工綜合項(xiàng)目。

　　隨著我國(guó)石油工業(yè)的不斷發(fā)展，安全生產(chǎn)與節(jié)能環(huán)保正在受到日益重視。撫順石化“千萬(wàn)噸煉油、百萬(wàn)噸乙烯”項(xiàng)目生產(chǎn)流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，又有大量易燃、易爆危險(xiǎn)裝置，安全要求極高，對(duì)肩負(fù)全廠(chǎng)生產(chǎn)重任的控制系統(tǒng)的性能也提出了更高的要求?？刂葡到y(tǒng)和儀表不僅要采用最新的技術(shù)、確保安全可靠，而且需要滿(mǎn)足石油化工特殊工藝過(guò)程的技術(shù)要求，除基本的過(guò)程控制和檢測(cè)外，還要建立全廠(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為廠(chǎng)級(jí)計(jì)算機(jī)信息管理和生產(chǎn)調(diào)度建立基礎(chǔ)。
　　中石油希望提高該廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率及安全水平。全廠(chǎng)將通過(guò)單獨(dú)的控制室進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，提高人力資源利用效率。采用技術(shù)最先進(jìn)的熱交換器從熱液和煙氣中提取廢棄能源，供應(yīng)全廠(chǎng)。另外工廠(chǎng)安全及排放成為關(guān)注重點(diǎn)，并且需要一名行業(yè)合作伙伴負(fù)責(zé)這一大型項(xiàng)目的自動(dòng)化及安全系統(tǒng)實(shí)施。
　　DCS與SIS的一體化需求
　　為了確保生產(chǎn)裝置的人員和設(shè)備安全、保證裝置在事故情況下的安全聯(lián)鎖和緊急停車(chē)，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，采用SIS系統(tǒng)對(duì)重要裝置進(jìn)行保護(hù)。眾所周知，DCS和SIS系統(tǒng)在煉油與化工裝置的控制中應(yīng)用非常廣泛，以往這兩個(gè)系統(tǒng)多是由不同產(chǎn)商提供的、彼此相互獨(dú)立的，需要單獨(dú)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各自的組態(tài)軟件完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，維護(hù)方式也是不同的。當(dāng)系統(tǒng)間需要數(shù)據(jù)交換時(shí)，多采用硬接線(xiàn)的方式，由此給用戶(hù)帶來(lái)了很多不便與隱患。西門(mén)子的SIS系統(tǒng)選用具有冗余容錯(cuò)性的SIMATIC S7-400FH控制器，內(nèi)置完全冗余設(shè)計(jì)及自診斷功能，能對(duì)內(nèi)部及外部的故障進(jìn)行快速而有效的診斷，通過(guò)不同的模塊冗余（FMR）方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行裝置進(jìn)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(guò)程控制系統(tǒng)與安全儀表系統(tǒng)完全整合在一起，這樣既可以減少投資，又可簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與維護(hù)工作，且能更好地滿(mǎn)足國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級(jí)要求。
　　而且，S7-400FH的單個(gè)CPU就能達(dá)到SIL3的安全等級(jí)要求；既滿(mǎn)足安全功能上的獨(dú)立需求，又可以在集散控制系統(tǒng)（DCS）的操作界面上顯示全部的安全相關(guān)工藝和維護(hù)診斷數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。既節(jié)省成本，也避免了由于DCS和SIS屬于不同的供應(yīng)商而產(chǎn)生的接口兼容性問(wèn)題。
　　此外，簡(jiǎn)便易用的安全生命周期軟件工具-SIMATIC安全矩陣（SAFETY MATRIX）用于系統(tǒng)的工程組態(tài)、調(diào)試、開(kāi)車(chē)和服務(wù)。
　　系統(tǒng)描述
　　經(jīng)過(guò) 18 個(gè)月的技術(shù)驗(yàn)證和激烈的競(jìng)爭(zhēng)篩選，撫順石化最終選定西門(mén)子為“千萬(wàn)噸煉油、百萬(wàn)噸乙烯”項(xiàng)目自動(dòng)化系統(tǒng)的主供應(yīng)商，采用SIMATIC PCS 7作為全廠(chǎng)DCS系統(tǒng)，并與S7-400FH系統(tǒng)聯(lián)合使用，構(gòu)成DCS/SIS的一體化無(wú)縫集成解決方案。這一聯(lián)合煉油廠(chǎng)是世界上采用 SIMATIC PCS 7 作為主自動(dòng)化系統(tǒng)的最大型集成式煉油及乙烯工廠(chǎng)。
　　在本項(xiàng)目中，遵循西門(mén)子全集成自動(dòng)化(TIA)設(shè)計(jì)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(shè)施等均納入控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有生產(chǎn)設(shè)備的整體控制與監(jiān)視歸檔，并利用 AS 400H、400FH自動(dòng)化站、ET200M系列I/O（含標(biāo)準(zhǔn)模塊與F模塊）、PROFIBUS總線(xiàn)以及工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)構(gòu)建完整的自動(dòng)化控制體系。
　　SIMATIC PCS 7集散控制系統(tǒng)是集DCS、SIS、AMS、PLC以及遠(yuǎn)程IO為一體的新型全集成控制系統(tǒng)，具有分散控制、集中管理、控制裝置和現(xiàn)場(chǎng)儀表全數(shù)字化、安裝方便、成本低和維護(hù)管理智能化等特點(diǎn)，它代表了當(dāng)今控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。
　　整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為3層。
　　①控制器層：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)層實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的監(jiān)測(cè)和輸出控制。
　?、谙到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層：所有現(xiàn)場(chǎng)控制器、服務(wù)器、工程師站、操作員單站通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接到一起。
　　③終端網(wǎng)絡(luò)層：所有服務(wù)器、客戶(hù)機(jī)操作員站通過(guò)終端網(wǎng)絡(luò)層連接到一起，客戶(hù)機(jī)操作員站通過(guò)服務(wù)器獲得控制器層的數(shù)據(jù)并將操作員指令傳達(dá)到控制器。
　　為了滿(mǎn)足高可用性要求，系統(tǒng)進(jìn)行了全冗余容錯(cuò)的配置：控制器，I/O模塊，系統(tǒng)總線(xiàn)，和服務(wù)器的各個(gè)層次的冗余；過(guò)程控制站的控制卡和控制用的I/O卡必須按1:1冗余配置；包括設(shè)備冗余和工作性能冗余；DCS系統(tǒng)的卡件具有帶電插拔功能（包括控制器卡、通信卡、各類(lèi)I/O卡）；系統(tǒng)可以在線(xiàn)升級(jí)和擴(kuò)展，支持遠(yuǎn)程I/O功能；能夠在線(xiàn)故障診斷、自動(dòng)切換；當(dāng)主控制器故障時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，在冗余控制器同時(shí)故障時(shí)，系統(tǒng)輸出保持在最后的輸出值上或預(yù)定的故障安全狀態(tài)值上。基于柔性模件冗余（FMR）技術(shù)的安全系統(tǒng)S7-400FH，其多路容錯(cuò)性能允許系統(tǒng)多個(gè)故障發(fā)生而不會(huì)造成裝置的誤停車(chē)。
　　上位機(jī)系統(tǒng)采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，其中客戶(hù)機(jī)用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的監(jiān)視和操作，服務(wù)器可完成生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄與歸檔。操作員站、工程師站和自動(dòng)化系統(tǒng)站與控制系統(tǒng)之間采用西門(mén)子SIMATIC NET 冗余光纖環(huán)網(wǎng)作為通訊網(wǎng)絡(luò)，通信速率高達(dá)1Gbps，有效保證了海量數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枨?，在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)會(huì)在0.3秒內(nèi)重建通訊通道。
　　項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)大量的智能儀表采用的是Hart協(xié)議。西門(mén)子的過(guò)程設(shè)備管理軟件PDM對(duì)多達(dá)幾十個(gè)主流廠(chǎng)商、上千種Hart設(shè)備都能夠很方便地整合到PCS7 系統(tǒng)中，對(duì)過(guò)程儀表的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，還提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的過(guò)程值檢測(cè)、設(shè)備診斷與維護(hù)、基本設(shè)置、詳細(xì)參數(shù)設(shè)置等等功能。在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)連接到PDM的數(shù)據(jù)庫(kù)中后，通過(guò)PDM就可以對(duì)此智能儀表進(jìn)行診斷、設(shè)定等等操作。PDM功能包括設(shè)備的回路測(cè)試、自檢功能和變送器校準(zhǔn)等。
　　系統(tǒng)除了自身?yè)碛袕?qiáng)大的通信能力以外，還需具備與各種第三方產(chǎn)品進(jìn)行通信的能力。如與第三方設(shè)備進(jìn)行RS232/485(MODBUS RTU)通信；與APC先進(jìn)控制器的通信；為廠(chǎng)級(jí)MES系統(tǒng)和ERP提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口等等。
　　此外，項(xiàng)目還設(shè)計(jì)建立了GDS，CAS，OPC，AMS，CCTV和時(shí)鐘同步系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)配置
　　1000萬(wàn)噸/年煉油裝置包括：撫順石化公司石油二廠(chǎng)內(nèi)新建180萬(wàn)噸/年柴油加氫精制裝置、200萬(wàn)噸/年蠟油加氫裂化裝置、6萬(wàn)Nm3/h制氫、50萬(wàn)噸/年烴重組裝置、異地改擴(kuò)建800萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置（北蒸餾）、240萬(wàn)噸/年延遲焦化、80萬(wàn)噸/年汽、煤油加氫精制裝置及8000噸/年硫磺回收等裝置，以及配套的原油罐區(qū)、原油罐區(qū)消防設(shè)施、中間原料油罐區(qū)、污水處理場(chǎng)、循環(huán)水場(chǎng)、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(chǎn)輔助設(shè)施。還包括石油一廠(chǎng)新區(qū)及化塑廠(chǎng)搬遷部分：搬遷石油一廠(chǎng)新區(qū)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(rùn)滑油精制裝置一套和化塑廠(chǎng)苯乙烯裝置一套至石油二廠(chǎng)廠(chǎng)區(qū)內(nèi)。

　　煉油裝置系統(tǒng)配置：
　　DCS冗余控制器S7-400H：51對(duì)；I/O：11500點(diǎn)
　　SIS冗余控制器S7-400FH：10對(duì)；I/O：4000點(diǎn)
　　中央控制室（CCR）中配有：
　　OS服務(wù)器4對(duì)
　　中央歸檔服務(wù)器1臺(tái)
　　資產(chǎn)管理器2臺(tái)
　　OPC服務(wù)器1臺(tái)
　　Web服務(wù)器2臺(tái)
　　防病毒服務(wù)器1臺(tái)
　　DCS操作站61臺(tái)
　　SIS操作站5臺(tái)
　　工程師站12臺(tái)
　　12個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站（FRR）分別配有：
　　1臺(tái)工程師站
　　1臺(tái)操作站
　　1臺(tái)資產(chǎn)管理站
　　80萬(wàn)噸/年乙烯裝置（含汽油加氫），其下游配套建設(shè)40萬(wàn)噸/年芳烴抽提裝置、16萬(wàn)噸/年丁二烯裝置、4萬(wàn)噸/年丁烯-1裝置（包括MTBE）、45萬(wàn)噸/年線(xiàn)性低密度聚乙烯、35萬(wàn)噸/年高密度聚乙烯裝置、30萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置、20萬(wàn)噸/年丁苯橡膠裝置以及相應(yīng)的1#循環(huán)水場(chǎng)、2#循環(huán)水場(chǎng)、生產(chǎn)生活消防水站、壓力罐區(qū)、常壓罐區(qū)、空壓空分裝置、污水處理、中央控制室、中央實(shí)驗(yàn)室等公用工程及生產(chǎn)輔助設(shè)施。
　　乙烯裝置系統(tǒng)配置：
　　DCS冗余控制器S7-400H：46對(duì)；I/O：29300點(diǎn)
　　SIS冗余控制器S7-400FH：14對(duì)；I/O：8400點(diǎn)
　　OS冗余服務(wù)器：9對(duì)
　　中央歸檔服務(wù)器：4臺(tái)
　　OPC服務(wù)器：8臺(tái)
　　操作站：100臺(tái)
　　工程師站：16臺(tái)
　　AMS站：16臺(tái)
　　強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合走向未來(lái)
　　目前，經(jīng)過(guò)緊張的建設(shè)和調(diào)試，“撫順千萬(wàn)噸煉油，百萬(wàn)噸乙烯”項(xiàng)目的全部裝置已于2012年9月正式投入生產(chǎn)運(yùn)行。西門(mén)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(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量方面達(dá)到設(shè)計(jì)值。經(jīng)過(guò)產(chǎn)品技術(shù)培訓(xùn)、系統(tǒng)培訓(xùn)、操作員培訓(xùn)之后，現(xiàn)場(chǎng)人員可以熟練掌握系統(tǒng)的日常操作及故障排查。在西門(mén)子全集成解決方案的保駕護(hù)航下，撫順石化將達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)規(guī)模，形成“大煉油—大化工—大園區(qū)”的新格局并向“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界一流”的大型煉化生產(chǎn)基地穩(wěn)步邁進(jìn)。