Aspen軟件在大型石化企業(yè)中的應用

伍友武，王碧鋼，徐煥

(巴陵石化分公司 己內酰胺事業(yè)部，湖南 岳陽 414003)

1 概 述

巴陵石化公司是老式的流程型企業(yè)，生產設備多、工藝復雜、生產條件嚴格，有大量的自動控制設備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和化驗系統(tǒng)。由于各裝置建設于不同時期，造成自動控制水平差異大、設備型號多、甚至有些數(shù)據(jù)還采用人工輸入的情況。

生產過程中各種實時數(shù)據(jù)的采集與存儲，是石化企業(yè)現(xiàn)代化管理和科學決策的重要組成部分，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是連接DCS與企業(yè)上層應用系統(tǒng)的橋梁。為了給企業(yè)建立高效、準確、實用的一體化生產信息管理系統(tǒng)的基礎平臺，該公司定于2013年建設數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2 用戶需求

1) 全面提升對生產運營實時監(jiān)控信息系統(tǒng)及企業(yè)MES等的支撐力度，為提高總體操作水平、提高產品質量、降低裝置消耗、提高生產效益提供支持，為建設數(shù)字化裝置打好基礎。

2) 通過深化應用，結合煉化企業(yè)工藝、設備等常規(guī)專業(yè)管理應用需求，充分挖掘數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在公司調度指揮的作用，為最終用戶提供快捷、高效的信息。

3) 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)給產品計劃、維護管理、專家系統(tǒng)、化驗室信息系統(tǒng)、模擬與優(yōu)化等應用程序提供實時生產數(shù)據(jù)，在業(yè)務管理和實時生產之間起到橋梁作用。

3 數(shù)據(jù)采集的開發(fā)與實施

對具備OPC標準接口的裝置下發(fā)數(shù)據(jù)采集站(安全數(shù)據(jù)采集設備)，通過接口配置采集裝置生產數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)校對；對不具備OPC標準接口的裝置，設計開發(fā)專用數(shù)據(jù)接口，然后通過安裝配置數(shù)據(jù)采集站實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

系統(tǒng)總體設計架構如圖1所示，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))處于DCS與MES和其他使用實時數(shù)據(jù)的系統(tǒng)之間，建立一個全廠統(tǒng)一的實時數(shù)據(jù)平臺，可以將現(xiàn)有的煉油、化工、橡膠、樹脂等裝置和電力系統(tǒng)的生產數(shù)據(jù)實時地采集到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進行分析和查詢，從而及時了解生產、能耗數(shù)據(jù)，指導生產和銷售管理。MES和其他應用系統(tǒng)可以通過實時數(shù)據(jù)庫提供的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口(如OPC， API， ODBC)查詢實時數(shù)據(jù)，降低這些系統(tǒng)直接訪問DCS和PLC的難度、成本和風險。統(tǒng)一的實時數(shù)據(jù)訪問接口還為企業(yè)未來開發(fā)其他系統(tǒng)提供了方便，增加新的DCS或PLC系統(tǒng)可以不用更改上層系統(tǒng)的代碼，降低新系統(tǒng)開發(fā)的成本。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)絡鏈接生產裝置監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集站、實時數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全快速地傳輸；數(shù)據(jù)采集站根據(jù)系統(tǒng)配置從生產裝置監(jiān)控系統(tǒng)獲取生產實時數(shù)據(jù)，并具有數(shù)據(jù)緩存功能；關系數(shù)據(jù)庫用于存儲基礎數(shù)據(jù)和管理信息；Web服務器用來部署信息監(jiān)視系統(tǒng)，信息監(jiān)視系統(tǒng)是公司生產實時監(jiān)視和管理中心，將從煉油裝置、化工裝置等主要監(jiān)控系統(tǒng)中采集上來的數(shù)據(jù)以一定的方式展示出來，形成實時過程數(shù)據(jù)和監(jiān)視信息。

圖1 系統(tǒng)架構示意

為確保裝置DCS及PLC系統(tǒng)安全以及網(wǎng)絡安全，在充分考慮應用要求的基礎上，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設一套獨立的光纖網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，設計采用生產數(shù)據(jù)采集專網(wǎng)及安全數(shù)據(jù)采集設備進行物理隔離、采用硬件防火墻進行網(wǎng)絡安全防護，網(wǎng)絡結構如圖2所示。

4 典型裝置數(shù)據(jù)采集方案設計

4.1 總體方案

以己內酰胺事業(yè)部制氫裝置為例： 控制系統(tǒng)為橫河CS3000系統(tǒng)；接口狀況具備OPC Server。采用技術路線： 新配置1臺數(shù)據(jù)采集站，數(shù)據(jù)采集站通過OPC采集OPC Server上的實時數(shù)據(jù)，再將采集的實時數(shù)據(jù)上傳至IP21實時數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡架構如圖3所示。數(shù)據(jù)采集工作站具有本地緩存功能，在與IP21服務器之間網(wǎng)絡通信中斷時緩存數(shù)據(jù)到本地，待網(wǎng)絡通信恢復正常后將數(shù)據(jù)轉發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務器。

4.2 關鍵步驟

1) 確定CS3000系統(tǒng)的配置情況(包括數(shù)據(jù)點、操作站、工作站節(jié)點等)、網(wǎng)絡環(huán)境。

2) 在OPC服務器上配置CS3000 OPC Server DCOM權限，指定通信賬戶。

3) 安裝數(shù)據(jù)采集站，并接入網(wǎng)絡： 1個網(wǎng)卡與OPC站對接，1個網(wǎng)卡接數(shù)據(jù)采集專網(wǎng)。

4) 在數(shù)采站上創(chuàng)建與OPC服務器的通信賬戶、配置數(shù)據(jù)采集接口，建立與CS3000 OPC Server的訪問通道，并配置本地緩存。

5) 配置數(shù)采站與IP21服務器的訪問通道，并配置采集點。

6) 配置IP21服務器上的采集參數(shù)(如： 采集時間、采集點、歷史存檔等)。

4.3 Aspen軟件加載用于數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)階段該公司主要利用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來解決企業(yè)數(shù)據(jù)采集及班組成本自動采集系統(tǒng)等系列工作。其核心是通過數(shù)據(jù)采集中心Aspen 軟件在Microsoft Excel中的加載應用來讀取IP21中的實時歷史數(shù)據(jù)，因Excel 2003和2007中均支持Aspen宏，再添加AtWebData.xla，AtWebData.xlam后可完成所有版本的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。在生產過程中，利用Aspen軟件來獲取車間所需數(shù)據(jù)的采集需完成以下流程，如圖4所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡架構示意

圖3 制氫裝置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡架示意

圖4 利用Aspen軟件獲取數(shù)據(jù)的后臺工作流程

5 結束語

在化工生產過程中應用Aspen軟件來準確獲得實時數(shù)據(jù)，為信息化管理提供基礎數(shù)據(jù)來源，以便對生產裝置進行生產統(tǒng)計、技術分析和成本管理等，為科學地經營決策提供有力的支撐。

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