一 概述
上海賽科90萬噸/年乙烯聯(lián)合裝置是目前世界范圍內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模最大、工藝技術(shù)最新、自動化系統(tǒng)集成度最高的石油化工聯(lián)合工廠，該工程總投資約27億美元。2005年3月18日，90萬噸/年乙烯裝置開車成功，標志著上海賽科乙烯工程所有的生產(chǎn)裝置、公用工程及輔助設(shè)施進入正常生產(chǎn)試運行。同時也表明，大規(guī)模采用FF現(xiàn)場總線控制技術(shù)在現(xiàn)代化大型石油化工聯(lián)合裝置中的應(yīng)用獲得了成功。
上海賽科(SECCO)工程包括：90萬噸/年乙烯裝置等9套生產(chǎn)裝置及公用工程、輔助設(shè)施等。全廠設(shè)一個中央控制室，所有生產(chǎn)裝置的操作控制和生產(chǎn)管理全部集中。主控制室約800m2 ，其中設(shè)有全部操作員站和監(jiān)視站，另外還有工程師站室、應(yīng)用服務(wù)器室、通信光纜交換機室、UPS室、管理工程師室、工藝工程師室、操作培訓(xùn)室、會議室、空調(diào)機室等。全廠設(shè)有15個控制系統(tǒng)外站，分別設(shè)在各個生產(chǎn)裝置中。各控制系統(tǒng)外站內(nèi)安裝各種控制系統(tǒng)機柜，并設(shè)一臺帶工程師屬性操作站，面積大約50～300m2 ，全部按抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計。最遠的控制外站到中央控制室的距離大約2.5km，各控制外站到中央控制室的各種信號全部采用雙冗余光纖電纜通信方式傳輸。
二 全集成自動化系統(tǒng)
上海賽科乙烯聯(lián)合裝置共有10套DCS系統(tǒng)分別控制9套生產(chǎn)裝置及公用工程(OSBL)。所有其他監(jiān)視控制系統(tǒng)都有自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但同時通過Modbus與DCS通信，使操作員能夠在DCS上監(jiān)視這些系統(tǒng)的狀況。各種系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成全集成自動化系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)連接的安全可靠性是十分重要的。網(wǎng)絡(luò)的通信方式應(yīng)采用工業(yè)標準或是專用局域網(wǎng)標準、串行數(shù)據(jù)鏈接。為了確保網(wǎng)絡(luò)通信的安全可靠，對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提出如下原則要求：
(1)一般監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可采用單路通信網(wǎng)絡(luò)；
(2)重要的控制、聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，采用雙冗余通信網(wǎng)絡(luò)；
(3)對于重要的網(wǎng)絡(luò)要求有最高等級的安全性。管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在連接時應(yīng)該配備防火墻，從而防止未經(jīng)授權(quán)的信息由一個網(wǎng)絡(luò)傳播到另一個網(wǎng)絡(luò)。在易受攻擊的計算機和工作站上還應(yīng)安裝防病毒軟件。
(4)除了與生產(chǎn)過程相連的檢測和控制設(shè)備外，DCS內(nèi)部的控制網(wǎng)絡(luò)上不應(yīng)與外部系統(tǒng)有直接的連接。
(5)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件的使用應(yīng)通過密碼保護的手段，使其限制在授權(quán)用戶的范圍內(nèi)。
(6)整個現(xiàn)場范圍內(nèi)的通信光纜應(yīng)至少有50%的冗余量。同時為了在一路通信光纜發(fā)生損壞情況下不影響通信的正常進行，應(yīng)使用兩種光纜路徑敷設(shè)(一路走地下埋設(shè)，另一路走架空電纜橋架)。
1. 安全聯(lián)鎖(SIS)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
SIS系統(tǒng)與外部DCS的相關(guān)設(shè)備連接，主要有：
(1)通過冗余的Modbus串行鏈與DCS接口，顯示SIS系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)；
(2)通過HART通信與DCS系統(tǒng)的AMS應(yīng)用工作站連接，用于資產(chǎn)管理；
(3)通過OPC總線與DCS系統(tǒng)的收集報警和事件歷史(SOE)的應(yīng)用工作站連接，收集SIS系統(tǒng)的報警和事件。
SIS系統(tǒng)內(nèi)部也通過網(wǎng)絡(luò)通信將設(shè)置在中央控制室的設(shè)備與控制外站內(nèi)的控制器連接起來構(gòu)成整個SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它們有：
(1)通過冗余的安全以太網(wǎng)(HPRO-S)將各裝置控制外站內(nèi)的SIS的控制器與設(shè)置在中央控制室內(nèi)的公用的SIS控制器通信連接，輔助操作臺上的緊急按鈕和旁路開關(guān)通過硬導(dǎo)線作為DI點輸入到中央控制室內(nèi)的公用SIS控制器，這樣聯(lián)鎖系統(tǒng)用的緊急切斷開關(guān)動作和旁路開關(guān)狀態(tài)可以通過安全以太網(wǎng)進入到設(shè)置在控制外站內(nèi)的SIS控制器中，參加聯(lián)鎖邏輯運算。
(2)設(shè)置在中央控制室內(nèi)的SIS系統(tǒng)工程師站通過ELOPII總線與10個裝置衛(wèi)星站內(nèi)的SIS控制器通信連接，這樣在中央控制室可以對全廠10個SIS系統(tǒng)分別進行工程組態(tài)。但在各控制外站內(nèi)利用PC機也可以對本站內(nèi)的SIS系統(tǒng)進行工程組態(tài)。
2. 火災(zāi)和可燃氣體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(F&G)
在各裝置的控制外站內(nèi)都安裝有火災(zāi)和可燃氣體(F&G系統(tǒng))控制器，它的作用是：
(1)通過Modbus串行數(shù)據(jù)鏈與Minerva-M80火災(zāi)報警盤通信鏈接。后者又通過通信總線與可尋地址的火焰檢測器、煙霧檢測器、手動報警器等連接，這樣在控制器上可以采集到這些火災(zāi)檢測信號。
(2)各種可燃氣體和有毒氣體檢測器的4～20mA信號作為AI點輸入到火災(zāi)和可燃氣體控制器中，使控制器能夠采集到可燃氣體和有毒氣體信號。
(3)在控制器內(nèi)可以組態(tài)F&G系統(tǒng)控制邏輯，并輸出DO點去驅(qū)動警報喇叭、報警燈、報警解除裝置以及SIS系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖動作。
(4)F&G系統(tǒng)控制器不僅通過一個雙冗余Modbus串行數(shù)據(jù)鏈與DCS相連，而且各控制外站內(nèi)的F&G控制器之間還通過基于雙冗余的安全以太網(wǎng)相互連接，并連接到CCR中的3臺F&G系統(tǒng)操作站，后者作為全廠火災(zāi)和可燃氣體監(jiān)視系統(tǒng)的備份，當DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以在中央控制室(CCR)內(nèi)監(jiān)視全廠的安全狀況。同時在這3臺F&G操作站的輔助盤上可遠程操作滅火噴淋系統(tǒng)，以及全廠火災(zāi)和可燃氣體報警聲和光的測試，賽科的HHSE部門是每周檢查測試一次。
(5)火災(zāi)和可燃氣體網(wǎng)絡(luò)同時也連接賽科公司和漕涇工業(yè)區(qū)的消防站，消防站內(nèi)的F&G操作站可監(jiān)視并發(fā)出指令通過F&G網(wǎng)絡(luò)傳送到各控制外站內(nèi)的火災(zāi)和可燃氣體控制器并向全廠發(fā)出警報。
(6)在有些生產(chǎn)裝置內(nèi)還安裝有火焰電視攝像探頭，通過獨立的CCTV電纜連接到中央控制室的電視接收機上供操作員監(jiān)視用。
3. 轉(zhuǎn)動機械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)
轉(zhuǎn)動機械設(shè)備的位移和振動檢測系統(tǒng)的MMS-3500機架除通過冗余的Modbus串行鏈接與本控制外站內(nèi)的DCS通信外，同時通過儀表局域網(wǎng)與設(shè)置在控制外站內(nèi)的機器狀況監(jiān)視數(shù)據(jù)采集器(DAQ)和設(shè)置在中央控制室(CCR)工程師室內(nèi)(和維修大樓內(nèi))的MMS工程師站相連接。這樣MMS-3500機架的位移和振動數(shù)據(jù)可傳送至DAQ，而用戶可通過連接儀表局域網(wǎng)訪問MMS 3500和DAQ中的數(shù)據(jù)。機器狀況監(jiān)視服務(wù)器(DAQ)能分析和顯示轉(zhuǎn)動機械動態(tài)特性圖形，它所需要的工藝過程實時數(shù)據(jù)是通過中央歷史數(shù)據(jù)庫(PI)與儀表局域網(wǎng)的連接來提供的。
4. 在線氣相色譜分析儀系統(tǒng)(GC)
GC的控制器安放在有關(guān)生產(chǎn)裝置的控制外站內(nèi)，它除了通過雙冗余Modbus串行鏈接與DCS通信之外，還通過儀表局域網(wǎng)連接到設(shè)置在中央控制室(CCR)工程師室內(nèi)(或維修大樓內(nèi))的GC工程師站中，從而使得組態(tài)設(shè)計功能可在CCR工程師室內(nèi)(或維修大樓內(nèi))執(zhí)行，并能訪問GC網(wǎng)絡(luò)上所有的氣相色譜儀，用于數(shù)據(jù)的采集、診斷、校準等。
5. 電氣設(shè)備檢測控制系統(tǒng)(MCC)
電氣系統(tǒng)是使用智能開關(guān)裝置對電機和其他電氣設(shè)備進行控制。每個智能開關(guān)都帶有基于微處理器的保護、監(jiān)視和控制裝置，電機控制總線將最多128個智能開關(guān)裝置連接起來，并與各配電室內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器相連，它們是環(huán)形連接，如果總線中間斷開不會影響與各電氣設(shè)備的通信。
一個配電室內(nèi)可能有多個數(shù)據(jù)集中器，它們通過雙冗余Modbus串行鏈相互鏈接并與對應(yīng)控制外站內(nèi)的DCS通信鏈接。所有低壓電機控制數(shù)據(jù)，電機運行狀態(tài)和電機的功率均通過Modbus鏈接傳送到DCS中顯示。在中央控制室操作員能夠通過各裝置DCS操作員站畫面上的電機操作畫面訪問所有的電機，同時在DCS中組態(tài)的聯(lián)鎖系統(tǒng)也通過雙冗余Modbus串行鏈進行電機的啟動、停止或啟動禁止操作。但是SIS聯(lián)鎖系統(tǒng)需要進行電機的啟動、停止或啟動禁止操作時，則應(yīng)采用硬連接線方式與電機控制回路連接。
各配電室內(nèi)的遠方終端單元(REF 560)能夠收集大功率高壓電機繞組溫度、功率等參數(shù)，電氣供電分布系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過通信接口卡連接變頻控制器(例如，西門子的Profibus變頻通信總線)。
遠方終端單元(REF 560)也通過Modbus串行鏈與對應(yīng)控制外站內(nèi)的DCS通信鏈接。
各配電室內(nèi)(substation)的數(shù)據(jù)集中器(INSUM ICU)和遠方終端單元(REF 560)由電氣局域網(wǎng)絡(luò)相鏈接，這是一個以太網(wǎng)(TCP/IP)，另外放置在各配電室內(nèi)的SCADA系統(tǒng)工程師站也鏈接到這個網(wǎng)上，它可對整個配電分布系統(tǒng)的狀態(tài)和所有電機運行狀況進行監(jiān)測，并可對它們進行工程組態(tài)。在中央控制室中安裝有SCADA服務(wù)器，SCADA工程師站和低壓電機工程師站，它們與此電氣局域網(wǎng)絡(luò)連接，同樣可對整個配電分布系統(tǒng)的狀態(tài)和所有電機運行狀況進行監(jiān)測，并可對它們進行工程組態(tài)。
6. 工廠信息(PI)網(wǎng)絡(luò)
各生產(chǎn)裝置的DCS中有一個負責記錄和儲存工藝數(shù)據(jù)的連續(xù)歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)用工作站，它一方面與本裝置的DCS控制網(wǎng)絡(luò)連接采集DCS數(shù)據(jù)，同時通過專用網(wǎng)絡(luò)(RAS)與其他裝置的連續(xù)歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)用工作站互相連接。此網(wǎng)絡(luò)通過防火墻與設(shè)置在行政大樓辦公室內(nèi)的中央歷史記錄服務(wù)器(central PI)相連接。這個網(wǎng)絡(luò)稱工廠信息局域網(wǎng)(PI網(wǎng)絡(luò))，它將各生產(chǎn)裝置的工藝數(shù)據(jù)傳到全廠范圍的中央歷史數(shù)據(jù)庫(central PI)中，供企業(yè)各部門查閱，并為其他管理軟件和系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。
7. 先進控制和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)(APC網(wǎng)絡(luò))
在具有APC先進控制的裝置里，DCS控制網(wǎng)上有一個APC應(yīng)用工作站，可采集DCS的有關(guān)數(shù)據(jù)。各裝置的APC先進控制服務(wù)器通過OPC網(wǎng)絡(luò)與對應(yīng)裝置的APC應(yīng)用工作站連接。先進控制APC服務(wù)器中的計算結(jié)果，控制數(shù)據(jù)和DCS的過程實時數(shù)據(jù)是通過APC網(wǎng)絡(luò)相互傳送，可實時處理各種設(shè)定點及其他控制參數(shù)。APC應(yīng)用工作站的主要功能是起OPC通信作用以及放置某些DCS中沒有的"中間計算"功能模塊。APC網(wǎng)絡(luò)是冗余的。
另外APC服務(wù)器通過儀表局域網(wǎng)與操作員臺上的一般用途PC機連接<
