基于现场总线的石化数字化工厂

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1、基于现场总线的石化数字化工厂解怀仁1概述随着国际现场总线标准的实施，现场总线技术的成熟以及现场总线控制系统的应用，将对我国仪表和自控领域产生巨大的影响，也必将对我国企业仪表和控制系统的应用产生很大的影响。现场总线技术及现场总线控制系统为实现石化数字化工厂提供了良好的基础。2000年1月4日国际电工委员会IEC宣布工业现场总线标准IEC61158获得通过，这个标准包括FF-H1/FF-HSE，Profibus,Interbus,P-NET,Control-net,Worldfip,Swift-net等共八种子集。因为全球行业很多，每个行业对FCS的要求不一样，八种标准用于不同行业，这些

2、标准可以从技术和经济角度满足不同类型，不同层次应用的需要。近十年，在自动化领域中现场总线技术发展很快，具有全数字化、开放性、容错能力强、实时性高、安全性好、适于频繁交换等特点。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等。　通过分析，其中FF（基金会现场总线）、PROFIBUS-PA最适合连续过程控制如石油和石化行业的需要。它具有全数字化、高度的安全可靠性和实时

3、性，并能满足本安防爆要求，继承两线制仪表传统，多数DCS和变送器、阀门厂商都支持。建设石化数字化工厂所必需的数字化控制系统。2数字化工厂的概念华东理工大学-艾默生过程管理公司联合建成数字化工厂实验中心是集自动化技术、计算机技术、网络通信技术、先进制造技术于一体，是多专业知识与技术的集成。（1）国外仪表专家的数字化工厂理念：(1)采用最新的感知技术和全数字式总线网络得到信息能很好地观察工厂的运行;用实现世界最早的数字变送器、先进传感器、及世界最大的现场总线计测控制的技术能力，实现工厂全部信息的数字化,使你能透彻地洞察你的工厂。(2)可以预知将要发生的事情,因此能进行良好而无混乱的管理,

4、从而获得了对将来的行动进行决策的时间。使用先进的机器管理软件PRM(PlantResourceManager)和高级监视软件等,使你能预测你工厂的将来。(3)可以迅速地回答客户、市场的需求，成为安静而又安全的工厂。运用世界的最高性能的过程控制系统、高度的控制软件,及丰富的应用技术诀窍，保证使你的事业日益向上。数字化工厂包含两个方面的内容：一是数字工程，即通过虚拟制造技术对生产过程仿真，来提前解决实际生产中可能出现的问题，利用计算机技术优化实际生产过程以及整个生产系统的性能；二是未来工厂，这依赖于集成系统、自动化以及强大的信息网络技术。（2）建设数字化工厂数字化建设基于智能化、网络化、

5、集成化、可视化思想，通过吸收当今先进技术和自主研发，将使企业实现包括设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化，从而能做到:①产品从设计到制造、销售，一直到服务整个生命周期的数据都用计算机进行管理，实现无纸设计和无纸制造;②保证产品数据的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性;③保证计划的一致性和可行性;④使管理具有动态应变性、系统性和模拟预见性;⑤保证物流信息和资金流信息的统一。（3）建设数字化工厂的意义通过数字化工厂项目的建设，将使企业在以下几个方面受益:①缩短新产品的上市周期;②减少新产品的开发成本;③优化产品设计以利于加工;④优化生产线配置和布局，减少

6、生产线准备和停机时间;⑤增加生产线设备生产力，提高生产效率;⑥改善工人的劳动强度，提高产品质量。3石化数字化工厂的架构企业数字化管控一体化是采取ERP/MES/PCS三层结构：过程控制层(PCS)、制造执行层(MES)、经营管理层(ERP)集成的现代化系统，可对生产经营进行科学地分析、评价和预测，对生产计划和经营策略及时进行调整，以适应多变的市场要求。企业资源计划系统（ERP）是市场经济和信息网络技术的发展的产物。ERP着眼于企业内部资源的优化整合，强化对市场动态的及时把握，为企业的高效经营管理提供强有力的支撑。实施ERP系统极大地有助于新体制的建立，推动从以计划为龙头、调度为中心的

7、经营模式向以市场为导向、财务为核心的经营模式转化，以提高企业的核心竞争力。MES将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行转换、加工、传递，是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁。PCS是指DCS;FCS或DCS-FCS，FCS与ERP,MES组成企业综合自动化系统。（1）全厂自控方案石化厂的数字化管理与控制体制是三级系统,全厂管理和控制系统方案如下： ①第一级管理系统包括办公管理系统ERP/MES及办公自动化(OA)②第二级生产管理系