湖南嘉普云自动化设备有限公司

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如何快速响应市场变化的需求，如何早于竞争对手将新产品推向市场，如何增加工厂的灵活性和透明度，如何节约成本、降低能耗，一直以来，都是企业孜孜不倦追求的目标。这些任务看似艰巨，但并非是不能够完成。简而言之，这些目标都可以通过西门子产品、解决方案、服务及我们在各行业的专业技术来实现。“工欲善其事，必先利其器”，西门子产品毫无疑问是工业用户的优秀选择。在抚顺石化“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，西门子以其DCS/SIS的一体化无缝集成解决方案和性能优良的自动化仪表为项目的顺利运行提供了坚实的基础。

“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目

"千万吨炼油，百万吨乙烯”项目是一个特大型炼油化工一体化项目，项目集中原油加工、炼油结构调整技术改造工程、100万吨/年乙烯技术改造工程、热电厂“以大代小”扩能改造工程及配套项目、石油一厂新区和化塑厂搬迁工程，是分别立项又相互联系的炼油和化工综合项目。该项目生产流程长、工艺复杂，又有大量易燃、易爆危险装置，安全要求*，对肩负全厂生产重任的控制系统的性能也提出了更高的要求。控制系统和仪表不仅要采用新的技术、确保安全可靠，而且需要满足石油化工特殊工艺过程的技术要求，除基本的过程控制和检测外，还要建立全厂实时数据库，为厂级计算机信息管理和生产调度建立基础。

图1：中国石油抚顺石化公司项目装置

过程控制与安全控制的融合

面对项目提出的巨大挑战，西门子利用自己在自动化领域的优势，依靠具有丰富经验的团队，为抚顺石化的炼化和化工项目提供了节能降耗、灵活耐用，便捷高效的自动化系统和仪表。在控制系统方面，抚顺石化采用西门子SIMATIC PCS 7作为全厂DCS系统，并与S7-400FH系统联合使用，构成DCS/SIS的一体化无缝集成解决方案。

表：自动控制系统概况

为了确保生产装置的人员和设备安全、保证装置在事故情况下的安全联锁和紧急停车，避免灾难性事故的发生，项目采用SIS系统对重要装置进行保护，并与DCS系统一体化集成。西门子的SIS系统选用具有冗余容错性的SIMATIC S7-400FH控制器，内置*冗余设计及自诊断功能，能对内部及外部的故障进行快速而有效的诊断，通过不同的模块冗余（FMR）方式，对现场仪表和执行装置进行单模块、双模块和三重化模块配置，完成IEC61511安全规范规定中的安全仪表功能。这样SIMATIC PCS 7与S7-400FH系统将基本过程控制系统与安全仪表系统*整合在一起，这样既可以减少投资，又可简化系统设计、开发与维护工作，且能更好地满足国际安全标准规定的等级要求。

上位机系统采用客户机/服务器结构，其中客户机用于对现场控制设备的监视和操作，服务器可完成生产过程的数据记录与归档。操作员站、工程师站和自动化系统站与控制系统之间采用西门子SIMATIC NET冗余光纤环网作为通讯网络，通信速率高达1Gbps，有效保证了海量数据高速传输的需求，在环型网络的某一个节点出现故障时，环形网络会在0.3秒内重建通讯通道。

西门子公司提供的高可靠性并且灵活易用的控制系统已经帮助抚顺石化的常减压蒸馏、延迟焦化等装置陆续投入生产，产品收率、质量均达到设计值，确保工厂可靠、稳定运行。

过程仪表遍布生产流程

控制系统犹如工厂中的“神经中枢”，管理着生产过程中的每一个环节。而过程中配备的每一个自动化过程仪表，担负着数据采集等工作。自动化过程仪表遍布在生产过程中，就好比是生产过程中的“手足”。自动化过程仪表的性能优劣对生产过程具有决定性的影响。好的过程仪表，将为企业带来更多的收获与惊喜。

项目总共使用了SIPART PS2智能电气阀门定位器4000台，此外还使用了全集成过程仪表，包括温度变送器模块SITRANS TH300，雷达物位计SITRANS LR460，音叉物位开关SITRANS LVS200和音叉液位开关SITRANS LVL200，超声波流量计SITRANS FUS。这些过程仪表在变温控温、流量监测、过程控制中扮演者不可替代的角色，为企业节约了成本，降低了能耗，实现了项目运行轻松无忧。

以自动化过程仪表中广泛使用的阀门定位器为例。在“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，使用的阀门有数千个，而每一个阀门都要安装与之配套的阀门定位器。由于阀门定位器以仪表空气为动力源，在使用过程中消耗大量的仪表空气。数千阀门定位器的仪表空气消耗对于企业来说是一笔不小的开支。因此，抚顺石化方面希望使用的阀门定位器，在保证设备运行稳定、可靠的同时，具有良好的节能减排的性能，大限度的节约成本。

图3：西门子SIPART PS2三级报警状态监测

根据统计，西门子的SIPART PS2智能电气阀门定位器在仪表空气支出这一项可以为抚顺炼油和化工项目节约400多万元，节能率超过了95%，圆满的解决了抚顺石化的节能问题。

一体化过程控制系统助企业腾飞

随着全球能源成本的不断提升，越来越多的企业把目光投向了自动化控制系统，利用*的过程集成技术来实现优化管理，降低运营成本。在抚顺石化“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，一方面，大型项目的高效运行离不开自动化控制系统；另一方面，企业希望通过在集成自动化方面的投入，实现节约项目整体运行成本的目的。在双方的通力打造之下，使得这一联合炼油厂成为世界上采用 SIMATIC PCS 7 作为主自动化系统的大型集成式炼油及乙烯工厂。

西门子以其独有的自动化理念，形成完整解决方案，并且配备以高效稳定、节能降耗的自动化过程仪表，从整体性角度解决用户的系统性问题。可以说通过西门子控制系统，被集成的不仅仅是兼具模块化和扩展性的执行器、传感器和控制器等产品，还包括从工业流程、工程组态到生产线运行的集成，以及企业中所有自动化组件的无缝协同，必将成为企业的优秀选择。

1. FM458-1DP的S7通讯西门子6ES72317PD220XA8
S7通讯是SIEMENS S7 系列PLC的一种优化通讯协议，主要用于PLC各站点之间基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET网络的主站与主站的通讯，以及PLC与HMI站、OPC服务器等上位机之间的通讯。S7通讯会占用PLC的通讯资源，PLC的CPU参数里有S7通讯资源的个数，也就是这个CPU所能建立的大S7通讯连接数。
FM458-1DP是在能够在S7 400机架上工作的D7家族产品，性能与TDC一样，小循环周期可达0.1ms，可以用来处理高动态的控制任务。FM458-1DP本身也支持S7通讯，可以与其它PLC或者PC站建立S7通讯连接。但是FM458-1DP的S7通讯与TDC系统不一样，不需要用户调用功能块来建立并维护S7通讯；通讯本身是由操作系统来维护的。

图5 FM458-1DP监视

可以在线监视FM458-1DP的信息，在Commication标签中可以看到FM458-1DP的S7资源使用情况。从图中可以看到FM458-1DP总共有16个S7资源，其中一个被PG监视占用，另外两个被OPC Scout中建立的S7连接所占用。

图6 FM458-1DP通讯资源

2.2 通过CP443-1建立基于以太网的S7连接

图7 通过CP443-1建立与FM458-1DP的S7连接

在400机架上安装CP443-1以太网通讯模块，通讯伙伴可以与FM458-1DP建立基于以太网S7连接。CP443-1的IP地址为192.168.0.24。FM458-1DP位于400机架的第8槽。
更改访问点：

图8 更改访问点

在OPC Scout中建立非组态的连接来测试通讯，建立的连接为：
S7:[S7 _1|VFD2|CP_L2_2:|02.00, 192.168.0.24,03.08,1]DB1,real0
S7:[S7 _2|VFD2|CP_L2_2:|02.00, 192.168.0.24,03.08,1]DB1,real4

图9 OPC Scout监视

图10 FM458-1DP监视

同样如果使用带PN口的CPU，也可以通过CPU集成的以太网口建立基于以太网的S7连接，方法与使用CP443-1相同。

2.3 通过FM458-1DP的集成DP口建立S7连接
也可以通过FM458-1DP的集成DP口来建立与通讯伙伴的S7连接，方法与使用CPU集成DP口相同。

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