自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煉油廠的應(yīng)用
對(duì)美國(guó)猶他州石油煉造業(yè)而言，企業(yè)只有“自動(dòng)化”或“死亡”兩種選擇，但傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS過(guò)于昂貴，猶他州的Flying J公司因而轉(zhuǎn)向TCS系統(tǒng)。結(jié)果，每年節(jié)省2百萬(wàn)美圓的顯著業(yè)績(jī)令人信服地表明了控制效果。
Flying公司是一家資產(chǎn)近十億美元、垂直型組織形式、產(chǎn)業(yè)涵蓋加油站、汽車旅店到油田的石油公司。1986年Flying J收購(gòu)了北部鹽湖城煉油廠作為行業(yè)擴(kuò)張的舉動(dòng)之一。
Flying J煉油廠生產(chǎn)能力每天2700噸（約每年100萬(wàn)噸）成品泊，煉油廠每年從猶他州、懷俄明州和克羅拉多州的油田運(yùn)來(lái)原油、天然氣和其他原料，加工成汽油、柴油、丙皖、航空汽油和特種石蠟產(chǎn)品。其中一部分燃料柴油和汽油通過(guò)公司自己的銷售渠道銷售，而其余的燃料柴油和汽油通過(guò)對(duì)外公開(kāi)市場(chǎng)銷售。
Flying J公司因是貨車泊車行業(yè)的龍頭企業(yè)，故在燃料柴油供應(yīng)公司中特別有競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求是由于想在煉油廠安裝一套脫硫裝置以提高柴油產(chǎn)量而產(chǎn)生的。
1992年，也就是準(zhǔn)備在煉油廠配備柴油脫硫裝置時(shí)，F(xiàn)lying J公司決定提升現(xiàn)有的煉油廠子工控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，但是與此同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，煉油所需自動(dòng)化設(shè)備通常由DCS供應(yīng)投標(biāo)商如霍尼韋爾和羅斯蒙特等公司提供，這些供應(yīng)商對(duì)于各種不同規(guī)模系統(tǒng)需求只能提供一種一成不變的設(shè)計(jì)方案，而對(duì)于Flying J公司這種規(guī)模的煉油廠（日產(chǎn)2千多噸成品油）情況而言，其控制系統(tǒng)的規(guī)模要小于霍尼韋爾和羅斯蒙特等公司的DCS系統(tǒng)適用的規(guī)模，從經(jīng)濟(jì)上看浪費(fèi)太大，使DCS解決方案對(duì)于象Flying J公司的中小型規(guī)模的煉油廠不可行。
雖然Flying J公司不在DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性合理范圍規(guī)模內(nèi)，但實(shí)際對(duì)煉油行業(yè)而言，和Flying J公司相近規(guī)模的煉油廠并不少，在今天全世界700多家煉油廠當(dāng)中，有60%（420家）
煉油廠與FlyingJ煉油廠規(guī)模相當(dāng)，所有這些廠家都處在這個(gè)為難的兩難境地。
問(wèn)題是，根據(jù)過(guò)程控制工程師卡爾-居迪肯先生長(zhǎng)年工作經(jīng)驗(yàn)，不進(jìn)行煉油自動(dòng)化決不是一個(gè)好的解決方法。他認(rèn)為：“如果下個(gè)十年你要在這個(gè)行業(yè)生存競(jìng)爭(zhēng)下去，就必須搞過(guò)程控制自動(dòng)化，否則就退出這個(gè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)”。
傳統(tǒng)的DCS是分散控制，但這是與過(guò)去由一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行的高度集中化生產(chǎn)廠情況對(duì)比而言的。DCS設(shè)計(jì)是圍繞一個(gè)小型機(jī)而配置的（實(shí)際是相對(duì)集中），這種傳統(tǒng)的DCS也是極端昂貴、專用和不靈活的，一家大型DCS投標(biāo)商對(duì)Flying J公司煉油廠開(kāi)出的DCS系統(tǒng)報(bào)價(jià)為800萬(wàn)美元。
“這就是說(shuō)使用那套系統(tǒng)根本得不到回報(bào)”。換句話說(shuō)，煉油廠難以因使用該DCS系統(tǒng)而收回在該系統(tǒng)上所花費(fèi)的錢(qián)。
另一個(gè)關(guān)于DCS系統(tǒng)的問(wèn)題是在它的技術(shù)支持費(fèi)用，使用DCS系統(tǒng)的大多數(shù)煉油廠至少要有一名系統(tǒng)供應(yīng)商派來(lái)的維護(hù)人員常駐以維護(hù)設(shè)備，加上各項(xiàng)費(fèi)用后，總的費(fèi)用就相當(dāng)昂貴了。
很清楚，傳統(tǒng)的DCS對(duì)Flying J煉油廠是不適合的，現(xiàn)在還有其他可用的辦法嗎?為找到答案，公司決定返回最初階段一切從頭考慮，重新選擇方案并檢驗(yàn)選擇的正確性。
一 工藝情況：
石油煉制行業(yè)在美國(guó)是一項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的行業(yè)。
一個(gè)煉油廠代表了一個(gè)嚴(yán)密控制各項(xiàng)參數(shù)的工程。這個(gè)控制過(guò)程結(jié)合了精練和化學(xué)處理過(guò)程，原油被按分子重量分成幾個(gè)部分，這幾個(gè)部分再被熱能和催化劑作用裂解成其他更加有用的產(chǎn)品。
例如，F(xiàn)lying J煉油廠取來(lái)丁炕（一種用來(lái)加熱和燒食用品的氣體），通過(guò)一種加工設(shè)備把它加工成一種叫固丁燒的液體，這種液體是汽油中重要的添加劑。
在這個(gè)行業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的取決于“一桶原油中最后那10%”。換句話說(shuō)，一家煉油廠能否贏利取決于對(duì)每桶原油提煉出的高質(zhì)量產(chǎn)品的數(shù)量（行業(yè)術(shù)語(yǔ)為“收率勺”。加強(qiáng)控制是獲取每桶原油的最大產(chǎn)出的重要措施之一。
“反應(yīng)的動(dòng)力原理是真正動(dòng)態(tài)變化”的，過(guò)程控制師卡爾居迪肯先生解釋說(shuō)，用行話講就是如果溫度、壓力和其他反應(yīng)生產(chǎn)工藝條件不能被仔細(xì)嚴(yán)密地加以控制，你不會(huì)得到最大收率的。
高收率是煉油廠自動(dòng)化所希翼達(dá)到的重要目標(biāo)，原煉油廠生產(chǎn)能力局限于低效手工控制系統(tǒng)。Flying J公司想達(dá)到對(duì)過(guò)程更好的控制，用煉油和工程部總經(jīng)理溫瑟.默蒙特的話來(lái)說(shuō)：“我們不得不與我們的同行保持同等水平，而且最好比他們領(lǐng)先一步”。
同時(shí)也有安全因素的考慮，石油提煉加工廠和一枚大炸彈的唯一分別就是控制系統(tǒng)。石油提煉的有些工序必須被嚴(yán)格的加以控制，以防止火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。高度可靠性還是運(yùn)行壽命的保證。
所有過(guò)程實(shí)施起來(lái)是有一定規(guī)模的。在一個(gè)煉油廠的過(guò)程控制系統(tǒng)中有幾千個(gè)I/O點(diǎn)，系統(tǒng)必須能夠在同一時(shí)間對(duì)幾百個(gè)P I D回路進(jìn)行全部處理。由于過(guò)程特性需求，在諸如P I D環(huán)路等基本的控制性能不能因?yàn)閁O點(diǎn)增多而降低。而TCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是，最大效率地使用前端智能單元（一種分布式I/O處理器），這一設(shè)計(jì)能允許諸如P I D環(huán)路、流量測(cè)量等基本功能在I/O模件級(jí)上進(jìn)行，這樣就從根本上杜絕規(guī)模增加而引起系統(tǒng)控制反饋所需的時(shí)間太長(zhǎng)的問(wèn)題。另一方面，F(xiàn)lying J公司的咨詢顧問(wèn)們也發(fā)現(xiàn)基于P L C系統(tǒng)的解決方案也不能構(gòu)建成支持煉油加工環(huán)境的要求，并且一旦使用會(huì)使Flying J公司所需的P I D回路控制陷入泥潭。
二 解決方案：
Flying J公司指示它的顧問(wèn)公司FBU公司越過(guò)常規(guī)DCS系統(tǒng)來(lái)源去尋找更好的解決辦法，在尋遍市場(chǎng)情況后，F(xiàn)BU發(fā)現(xiàn)只有一種控制系統(tǒng)能結(jié)合低成本、高性能、高可靠性三個(gè)特長(zhǎng)——TCS。
“顧問(wèn)公司沒(méi)有花很多時(shí)間找到了TCS，因?yàn)檫@是唯一最好的解決方案”。
但風(fēng)險(xiǎn)并不是不存在，就日前Flying J公司所知，還沒(méi)那家煉油廠以前使用過(guò)基于TCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)。雖然Flying J公司所需求的要降低成本很迫切，但基于P C的控制系統(tǒng)能滿足煉油廠所需的控制系統(tǒng)的要求嗎?
即使是該系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)省成本的要求，那它所需成本多少?一旦系統(tǒng)開(kāi)發(fā)制造完成好后，系統(tǒng)維護(hù)所需費(fèi)用會(huì)合理有效嗎?一開(kāi)始，F(xiàn)lying J公司沒(méi)有答案，而F B U咨詢公司也不知道。
“我們給了對(duì)方一些必須達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，我們要形成滿足公司自身控制需求的系統(tǒng)，而不是象其他煉油廠那樣只是買(mǎi)了一套控制系統(tǒng)機(jī)架麗對(duì)工藝沒(méi)有根本改善”。總經(jīng)理認(rèn)為：“我們要確定答案，而我們的顧問(wèn)們一直給不出。”
包括Flying J和顧問(wèn)們都認(rèn)為在行動(dòng)前必須確信他們做了正確的選擇。因?yàn)镕lying J正在開(kāi)始一項(xiàng)以前沒(méi)有人試過(guò)的事業(yè)。公司決定對(duì)TCS解決方案進(jìn)行廣泛調(diào)查，顧問(wèn)們配備有廣泛經(jīng)驗(yàn)的專家組，他們包括煉油、化工、數(shù)控、計(jì)算機(jī)、通訊和系統(tǒng)安裝等各項(xiàng)領(lǐng)域?qū)＜遥o接后，他們建立一個(gè)專門(mén)場(chǎng)所對(duì)硬件實(shí)物進(jìn)行模擬運(yùn)行試驗(yàn)和測(cè)試。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的測(cè)試過(guò)程后，顧問(wèn)們和Flying J公司都感到滿意。TCS系統(tǒng)能以相當(dāng)?shù)偷某杀緞偃蝹鹘y(tǒng)DCS系統(tǒng)的工作。不僅系統(tǒng)硬件能處理3000多個(gè)I/O點(diǎn)，且滿足反應(yīng)速度所需要，而且TCS的軟件被證明是一項(xiàng)好的選擇。工程師們發(fā)現(xiàn)，使用TCS軟件，他們能很快確定在煉油過(guò)程控制中出現(xiàn)的任何問(wèn)題的地點(diǎn)和原因。
另一項(xiàng)TCS的長(zhǎng)處即模塊化設(shè)計(jì)，它使得煉制過(guò)程能被逐個(gè)裝置地予以自動(dòng)化調(diào)試（從而不影響整個(gè)工序）。首先進(jìn)行調(diào)試的是重整裝置，這個(gè)單元包含200個(gè)I/O點(diǎn)，由于工序的連續(xù)性要求，安裝在線進(jìn)行而不允許停產(chǎn)——即“熱切換”，為此新系統(tǒng)的切換被限于一次一個(gè)控制回路。
在對(duì)這種開(kāi)通工作準(zhǔn)備之前，控制設(shè)備先經(jīng)過(guò)并現(xiàn)場(chǎng)模擬運(yùn)行，每個(gè)I/O點(diǎn)都被從硬件上模擬在人機(jī)界面顯示屏上，以確保程序控制是正確的。這要感謝TCS程序語(yǔ)言具有自歸檔的特性，使得對(duì)控制軟件的檢查和確認(rèn)都容易。
憑借TCS硬件的強(qiáng)大和TCS的編程軟件靈活編程語(yǔ)言，每天開(kāi)通的控制回路僅產(chǎn)生非常少的干擾。
這種開(kāi)通方法雖然使得該項(xiàng)目的預(yù)算增加了15%，但卻極大的增加了TCS系統(tǒng)技運(yùn)的可靠性，而且避免了停產(chǎn)損失。到最后TCS控制系統(tǒng)硬件價(jià)格僅為DCS硬件價(jià)格的25%，而總價(jià)則為傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的35%。
三 結(jié)論：
自從1993年以來(lái)，公司分階段陸續(xù)投運(yùn)TCS系統(tǒng)，每次開(kāi)通一部分，94年公司己有五套TCS控制器，它們被安裝運(yùn)行在煉油廠和其他煉油廠灌區(qū)的各個(gè)不同備件上。另有兩套煉油生產(chǎn)裝置在1996年也使用了TCS系統(tǒng)。
系統(tǒng)廣泛地使用TCS的前端智能單元作分布式控制使用。
在設(shè)計(jì)上，一塊νo導(dǎo)軌上的P I D回路通常不多于4個(gè)，這能使控制過(guò)程快速且高度分散從而帶來(lái)安全上的好處。因?yàn)橹饕目刂瓢l(fā)生在UO導(dǎo)軌一級(jí)的模塊上，因此，一個(gè)基本過(guò)程控制失靈僅被局限在單獨(dú)的UO點(diǎn)上而不至于影響其他的點(diǎn)。
現(xiàn)在，在Flying J公司有兩個(gè)TCS控制器用于柴油脫硫裝置，兩個(gè)用于原油處理裝置，一個(gè)用于重整裝置。控制器將數(shù)據(jù)送到煉油廠的控制室中人機(jī)界面的486和奔騰系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)中。由于TCS的系統(tǒng)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，F(xiàn)lying J能夠用人機(jī)界面方式和另一種Wonderware的軟件交互使用，這是TCS對(duì)第蘭方軟件開(kāi)放的另一個(gè)佐證。
TCS系統(tǒng)的使用每年正在使Flying J煉油廠節(jié)約資金約2百萬(wàn)美圓，系統(tǒng)在頭14個(gè)月運(yùn)行里就賺回了成本。除了降低生產(chǎn)成本之外，TCS系統(tǒng)也極大地改進(jìn)了 Flying J公司的過(guò)程控制水平。
“有些改進(jìn)甚至是我們沒(méi)有想到我們能取得的，”居迪肯工程師這樣說(shuō)，“比如說(shuō)，重整裝置中有一加熱爐，當(dāng)我們以前用于動(dòng)控制時(shí)爐溫波動(dòng)幅度是20華氏度，現(xiàn)在我們一般能控制在1℉最多不越過(guò)5℉；”其結(jié)果是更完善的過(guò)程控制和一致性更好的優(yōu)良產(chǎn)品。“當(dāng)您能使溫度保持穩(wěn)定時(shí)，在煉油反應(yīng)中分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程是完全不同的，我們現(xiàn)在能在99%的時(shí)間內(nèi)保證產(chǎn)品的參數(shù)在要求的控制精度內(nèi)。”
Flying公司是一家資產(chǎn)近十億美元、垂直型組織形式、產(chǎn)業(yè)涵蓋加油站、汽車旅店到油田的石油公司。1986年Flying J收購(gòu)了北部鹽湖城煉油廠作為行業(yè)擴(kuò)張的舉動(dòng)之一。
Flying J煉油廠生產(chǎn)能力每天2700噸（約每年100萬(wàn)噸）成品泊，煉油廠每年從猶他州、懷俄明州和克羅拉多州的油田運(yùn)來(lái)原油、天然氣和其他原料，加工成汽油、柴油、丙皖、航空汽油和特種石蠟產(chǎn)品。其中一部分燃料柴油和汽油通過(guò)公司自己的銷售渠道銷售，而其余的燃料柴油和汽油通過(guò)對(duì)外公開(kāi)市場(chǎng)銷售。
Flying J公司因是貨車泊車行業(yè)的龍頭企業(yè)，故在燃料柴油供應(yīng)公司中特別有競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求是由于想在煉油廠安裝一套脫硫裝置以提高柴油產(chǎn)量而產(chǎn)生的。
1992年，也就是準(zhǔn)備在煉油廠配備柴油脫硫裝置時(shí)，F(xiàn)lying J公司決定提升現(xiàn)有的煉油廠子工控制系統(tǒng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，但是與此同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，煉油所需自動(dòng)化設(shè)備通常由DCS供應(yīng)投標(biāo)商如霍尼韋爾和羅斯蒙特等公司提供，這些供應(yīng)商對(duì)于各種不同規(guī)模系統(tǒng)需求只能提供一種一成不變的設(shè)計(jì)方案，而對(duì)于Flying J公司這種規(guī)模的煉油廠（日產(chǎn)2千多噸成品油）情況而言，其控制系統(tǒng)的規(guī)模要小于霍尼韋爾和羅斯蒙特等公司的DCS系統(tǒng)適用的規(guī)模，從經(jīng)濟(jì)上看浪費(fèi)太大，使DCS解決方案對(duì)于象Flying J公司的中小型規(guī)模的煉油廠不可行。
雖然Flying J公司不在DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性合理范圍規(guī)模內(nèi)，但實(shí)際對(duì)煉油行業(yè)而言，和Flying J公司相近規(guī)模的煉油廠并不少，在今天全世界700多家煉油廠當(dāng)中，有60%（420家）
煉油廠與FlyingJ煉油廠規(guī)模相當(dāng)，所有這些廠家都處在這個(gè)為難的兩難境地。
問(wèn)題是，根據(jù)過(guò)程控制工程師卡爾-居迪肯先生長(zhǎng)年工作經(jīng)驗(yàn)，不進(jìn)行煉油自動(dòng)化決不是一個(gè)好的解決方法。他認(rèn)為：“如果下個(gè)十年你要在這個(gè)行業(yè)生存競(jìng)爭(zhēng)下去，就必須搞過(guò)程控制自動(dòng)化，否則就退出這個(gè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)”。
傳統(tǒng)的DCS是分散控制，但這是與過(guò)去由一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行的高度集中化生產(chǎn)廠情況對(duì)比而言的。DCS設(shè)計(jì)是圍繞一個(gè)小型機(jī)而配置的（實(shí)際是相對(duì)集中），這種傳統(tǒng)的DCS也是極端昂貴、專用和不靈活的，一家大型DCS投標(biāo)商對(duì)Flying J公司煉油廠開(kāi)出的DCS系統(tǒng)報(bào)價(jià)為800萬(wàn)美元。
“這就是說(shuō)使用那套系統(tǒng)根本得不到回報(bào)”。換句話說(shuō)，煉油廠難以因使用該DCS系統(tǒng)而收回在該系統(tǒng)上所花費(fèi)的錢(qián)。
另一個(gè)關(guān)于DCS系統(tǒng)的問(wèn)題是在它的技術(shù)支持費(fèi)用，使用DCS系統(tǒng)的大多數(shù)煉油廠至少要有一名系統(tǒng)供應(yīng)商派來(lái)的維護(hù)人員常駐以維護(hù)設(shè)備，加上各項(xiàng)費(fèi)用后，總的費(fèi)用就相當(dāng)昂貴了。
很清楚，傳統(tǒng)的DCS對(duì)Flying J煉油廠是不適合的，現(xiàn)在還有其他可用的辦法嗎?為找到答案，公司決定返回最初階段一切從頭考慮，重新選擇方案并檢驗(yàn)選擇的正確性。
一 工藝情況：
石油煉制行業(yè)在美國(guó)是一項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的行業(yè)。
一個(gè)煉油廠代表了一個(gè)嚴(yán)密控制各項(xiàng)參數(shù)的工程。這個(gè)控制過(guò)程結(jié)合了精練和化學(xué)處理過(guò)程，原油被按分子重量分成幾個(gè)部分，這幾個(gè)部分再被熱能和催化劑作用裂解成其他更加有用的產(chǎn)品。
例如，F(xiàn)lying J煉油廠取來(lái)丁炕（一種用來(lái)加熱和燒食用品的氣體），通過(guò)一種加工設(shè)備把它加工成一種叫固丁燒的液體，這種液體是汽油中重要的添加劑。
在這個(gè)行業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力的取決于“一桶原油中最后那10%”。換句話說(shuō)，一家煉油廠能否贏利取決于對(duì)每桶原油提煉出的高質(zhì)量產(chǎn)品的數(shù)量（行業(yè)術(shù)語(yǔ)為“收率勺”。加強(qiáng)控制是獲取每桶原油的最大產(chǎn)出的重要措施之一。
“反應(yīng)的動(dòng)力原理是真正動(dòng)態(tài)變化”的，過(guò)程控制師卡爾居迪肯先生解釋說(shuō)，用行話講就是如果溫度、壓力和其他反應(yīng)生產(chǎn)工藝條件不能被仔細(xì)嚴(yán)密地加以控制，你不會(huì)得到最大收率的。
高收率是煉油廠自動(dòng)化所希翼達(dá)到的重要目標(biāo)，原煉油廠生產(chǎn)能力局限于低效手工控制系統(tǒng)。Flying J公司想達(dá)到對(duì)過(guò)程更好的控制，用煉油和工程部總經(jīng)理溫瑟.默蒙特的話來(lái)說(shuō)：“我們不得不與我們的同行保持同等水平，而且最好比他們領(lǐng)先一步”。
同時(shí)也有安全因素的考慮，石油提煉加工廠和一枚大炸彈的唯一分別就是控制系統(tǒng)。石油提煉的有些工序必須被嚴(yán)格的加以控制，以防止火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。高度可靠性還是運(yùn)行壽命的保證。
所有過(guò)程實(shí)施起來(lái)是有一定規(guī)模的。在一個(gè)煉油廠的過(guò)程控制系統(tǒng)中有幾千個(gè)I/O點(diǎn)，系統(tǒng)必須能夠在同一時(shí)間對(duì)幾百個(gè)P I D回路進(jìn)行全部處理。由于過(guò)程特性需求，在諸如P I D環(huán)路等基本的控制性能不能因?yàn)閁O點(diǎn)增多而降低。而TCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是，最大效率地使用前端智能單元（一種分布式I/O處理器），這一設(shè)計(jì)能允許諸如P I D環(huán)路、流量測(cè)量等基本功能在I/O模件級(jí)上進(jìn)行，這樣就從根本上杜絕規(guī)模增加而引起系統(tǒng)控制反饋所需的時(shí)間太長(zhǎng)的問(wèn)題。另一方面，F(xiàn)lying J公司的咨詢顧問(wèn)們也發(fā)現(xiàn)基于P L C系統(tǒng)的解決方案也不能構(gòu)建成支持煉油加工環(huán)境的要求，并且一旦使用會(huì)使Flying J公司所需的P I D回路控制陷入泥潭。
二 解決方案：
Flying J公司指示它的顧問(wèn)公司FBU公司越過(guò)常規(guī)DCS系統(tǒng)來(lái)源去尋找更好的解決辦法，在尋遍市場(chǎng)情況后，F(xiàn)BU發(fā)現(xiàn)只有一種控制系統(tǒng)能結(jié)合低成本、高性能、高可靠性三個(gè)特長(zhǎng)——TCS。
“顧問(wèn)公司沒(méi)有花很多時(shí)間找到了TCS，因?yàn)檫@是唯一最好的解決方案”。
但風(fēng)險(xiǎn)并不是不存在，就日前Flying J公司所知，還沒(méi)那家煉油廠以前使用過(guò)基于TCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)。雖然Flying J公司所需求的要降低成本很迫切，但基于P C的控制系統(tǒng)能滿足煉油廠所需的控制系統(tǒng)的要求嗎?
即使是該系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)省成本的要求，那它所需成本多少?一旦系統(tǒng)開(kāi)發(fā)制造完成好后，系統(tǒng)維護(hù)所需費(fèi)用會(huì)合理有效嗎?一開(kāi)始，F(xiàn)lying J公司沒(méi)有答案，而F B U咨詢公司也不知道。
“我們給了對(duì)方一些必須達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，我們要形成滿足公司自身控制需求的系統(tǒng)，而不是象其他煉油廠那樣只是買(mǎi)了一套控制系統(tǒng)機(jī)架麗對(duì)工藝沒(méi)有根本改善”。總經(jīng)理認(rèn)為：“我們要確定答案，而我們的顧問(wèn)們一直給不出。”
包括Flying J和顧問(wèn)們都認(rèn)為在行動(dòng)前必須確信他們做了正確的選擇。因?yàn)镕lying J正在開(kāi)始一項(xiàng)以前沒(méi)有人試過(guò)的事業(yè)。公司決定對(duì)TCS解決方案進(jìn)行廣泛調(diào)查，顧問(wèn)們配備有廣泛經(jīng)驗(yàn)的專家組，他們包括煉油、化工、數(shù)控、計(jì)算機(jī)、通訊和系統(tǒng)安裝等各項(xiàng)領(lǐng)域?qū)＜遥o接后，他們建立一個(gè)專門(mén)場(chǎng)所對(duì)硬件實(shí)物進(jìn)行模擬運(yùn)行試驗(yàn)和測(cè)試。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的測(cè)試過(guò)程后，顧問(wèn)們和Flying J公司都感到滿意。TCS系統(tǒng)能以相當(dāng)?shù)偷某杀緞偃蝹鹘y(tǒng)DCS系統(tǒng)的工作。不僅系統(tǒng)硬件能處理3000多個(gè)I/O點(diǎn)，且滿足反應(yīng)速度所需要，而且TCS的軟件被證明是一項(xiàng)好的選擇。工程師們發(fā)現(xiàn)，使用TCS軟件，他們能很快確定在煉油過(guò)程控制中出現(xiàn)的任何問(wèn)題的地點(diǎn)和原因。
另一項(xiàng)TCS的長(zhǎng)處即模塊化設(shè)計(jì)，它使得煉制過(guò)程能被逐個(gè)裝置地予以自動(dòng)化調(diào)試（從而不影響整個(gè)工序）。首先進(jìn)行調(diào)試的是重整裝置，這個(gè)單元包含200個(gè)I/O點(diǎn)，由于工序的連續(xù)性要求，安裝在線進(jìn)行而不允許停產(chǎn)——即“熱切換”，為此新系統(tǒng)的切換被限于一次一個(gè)控制回路。
在對(duì)這種開(kāi)通工作準(zhǔn)備之前，控制設(shè)備先經(jīng)過(guò)并現(xiàn)場(chǎng)模擬運(yùn)行，每個(gè)I/O點(diǎn)都被從硬件上模擬在人機(jī)界面顯示屏上，以確保程序控制是正確的。這要感謝TCS程序語(yǔ)言具有自歸檔的特性，使得對(duì)控制軟件的檢查和確認(rèn)都容易。
憑借TCS硬件的強(qiáng)大和TCS的編程軟件靈活編程語(yǔ)言，每天開(kāi)通的控制回路僅產(chǎn)生非常少的干擾。
這種開(kāi)通方法雖然使得該項(xiàng)目的預(yù)算增加了15%，但卻極大的增加了TCS系統(tǒng)技運(yùn)的可靠性，而且避免了停產(chǎn)損失。到最后TCS控制系統(tǒng)硬件價(jià)格僅為DCS硬件價(jià)格的25%，而總價(jià)則為傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的35%。
三 結(jié)論：
自從1993年以來(lái)，公司分階段陸續(xù)投運(yùn)TCS系統(tǒng)，每次開(kāi)通一部分，94年公司己有五套TCS控制器，它們被安裝運(yùn)行在煉油廠和其他煉油廠灌區(qū)的各個(gè)不同備件上。另有兩套煉油生產(chǎn)裝置在1996年也使用了TCS系統(tǒng)。
系統(tǒng)廣泛地使用TCS的前端智能單元作分布式控制使用。
在設(shè)計(jì)上，一塊νo導(dǎo)軌上的P I D回路通常不多于4個(gè)，這能使控制過(guò)程快速且高度分散從而帶來(lái)安全上的好處。因?yàn)橹饕目刂瓢l(fā)生在UO導(dǎo)軌一級(jí)的模塊上，因此，一個(gè)基本過(guò)程控制失靈僅被局限在單獨(dú)的UO點(diǎn)上而不至于影響其他的點(diǎn)。
現(xiàn)在，在Flying J公司有兩個(gè)TCS控制器用于柴油脫硫裝置，兩個(gè)用于原油處理裝置，一個(gè)用于重整裝置。控制器將數(shù)據(jù)送到煉油廠的控制室中人機(jī)界面的486和奔騰系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)中。由于TCS的系統(tǒng)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，F(xiàn)lying J能夠用人機(jī)界面方式和另一種Wonderware的軟件交互使用，這是TCS對(duì)第蘭方軟件開(kāi)放的另一個(gè)佐證。
TCS系統(tǒng)的使用每年正在使Flying J煉油廠節(jié)約資金約2百萬(wàn)美圓，系統(tǒng)在頭14個(gè)月運(yùn)行里就賺回了成本。除了降低生產(chǎn)成本之外，TCS系統(tǒng)也極大地改進(jìn)了 Flying J公司的過(guò)程控制水平。
“有些改進(jìn)甚至是我們沒(méi)有想到我們能取得的，”居迪肯工程師這樣說(shuō)，“比如說(shuō)，重整裝置中有一加熱爐，當(dāng)我們以前用于動(dòng)控制時(shí)爐溫波動(dòng)幅度是20華氏度，現(xiàn)在我們一般能控制在1℉最多不越過(guò)5℉；”其結(jié)果是更完善的過(guò)程控制和一致性更好的優(yōu)良產(chǎn)品。“當(dāng)您能使溫度保持穩(wěn)定時(shí)，在煉油反應(yīng)中分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程是完全不同的，我們現(xiàn)在能在99%的時(shí)間內(nèi)保證產(chǎn)品的參數(shù)在要求的控制精度內(nèi)。”
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