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   1. 項(xiàng)目背景介紹

    鄂爾多斯市匯達(dá)液化天然氣有限責(zé)任公司日產(chǎn)30×104Nm3液化天然氣項(xiàng)目是全撬裝化、工藝技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化系統(tǒng)集成度極高的LNG工廠。也是目前國內(nèi)首家采用FF基金會(huì)總線技術(shù)的LNG工廠。

   2. 項(xiàng)目目標(biāo)與原則

    采用美國Salof公司的混合制冷工藝專利——Kryopak-SCMR，即單循環(huán)混合制冷工藝專利技術(shù)，特殊設(shè)計(jì)冷箱，其內(nèi)部工藝參數(shù)點(diǎn)設(shè)置壓力、溫度、流量監(jiān)測(cè)，整個(gè)冷箱處于“可視化” 、“透明”狀態(tài)；換熱器（BAHX）流道特殊設(shè)計(jì)，當(dāng)原料氣組分發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)各點(diǎn)壓力、溫度、流量檢測(cè)值，自動(dòng)分配換熱器各溫區(qū)流道制冷劑蒸發(fā)量、自動(dòng)匹配原料氣液化溫度曲線，保證制冷劑與原料氣之間的傳熱效率高，自動(dòng)適應(yīng)原料氣組分的變化，確保單位能耗和裝置產(chǎn)能指標(biāo)穩(wěn)定。通過各子系統(tǒng)有機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)工廠安全、連續(xù)、高效生產(chǎn)。

   3. 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹（詳細(xì)介紹推薦項(xiàng)目的規(guī)劃、實(shí)施與應(yīng)用的詳細(xì)情況，突出項(xiàng)目創(chuàng)新性、重點(diǎn)與難點(diǎn)問題及解決思路等。）

    控制系統(tǒng)采用就地控制和中控室相結(jié)合的原則。主要由DCS（集散型控制系統(tǒng)）、SIS（緊急切斷系統(tǒng)）、 FGS（火災(zāi)和可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）組成，并通過工業(yè)以太網(wǎng)與中央控制室上位計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)連接。全站所有的檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)傳入控制系統(tǒng)，重要工藝參數(shù)的顯示、控制、報(bào)警以及各機(jī)組的邏輯聯(lián)鎖保護(hù)控制均由DCS系統(tǒng)完成，實(shí)現(xiàn)在中控室對(duì)全站進(jìn)行集中控制和管理。

? 集散型控制系統(tǒng)(DCS)

     本項(xiàng)目選擇艾默生公司以基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)的PlantWeb數(shù)字化工廠自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，包括控制系統(tǒng)、智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及智能設(shè)備管理軟件，該自動(dòng)化方案主要包括：
 

1. DeltaV™ 過程自動(dòng)化系統(tǒng)；
2. 智能設(shè)備管理軟件AMS Suite™；
3. 羅斯蒙特（Rosemount®）壓力和溫度變送器(FF)；
4. 費(fèi)希爾（Fisher®）閥門和數(shù)字閥門定位器DVC6000F（FF）；
5. GE（ PanaFlow®）整體超聲波流量計(jì)；
6. 麥格萊丘（Magnetrol®）總線液位變送器（FF）；
7. 福斯（FlowServe®） Buswith總線控制單元（FF）；
8. 羅斯蒙特（Rosemount®）848T及H1 Carrier總線轉(zhuǎn)換器（FF）；
9. 圖爾克(Turck®）總線接線盒及快速接插頭；

? 安全儀表系統(tǒng)(SIS)

     安全儀表系統(tǒng)(SIS, Safety Instrumented System)是指包括傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件，按照一定的整體性安全度等級(jí)(SIL, Safety Integrity Level)能實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)安全功能(SIF，Safety Instrumented Function)的系統(tǒng)。它是生產(chǎn)過程中的一種自動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)，能對(duì)石LNG生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)(超出安全限定)及不采取措施會(huì)繼續(xù)惡化的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)和保護(hù)，使其進(jìn)入預(yù)定的安全停車狀態(tài)，從而保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)和裝置的安全。

     DeltaV SIS與DeltaV BPCS, 集成但又完全獨(dú)立。傳統(tǒng)的系統(tǒng)要對(duì)每一個(gè)需要在人機(jī)界面顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊并手動(dòng)的組態(tài)，需要占用大量的工程時(shí)間。DeltaV提供了簡單易用的組態(tài)工具既用于控制也用于安全，避免了兩方都需要獨(dú)立組態(tài)，然后還要進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的復(fù)雜步驟。這一點(diǎn)也體現(xiàn)在了本項(xiàng)目當(dāng)中。由于這是一個(gè)系統(tǒng)替換項(xiàng)目，工期特別緊張。通過簡單易用的組態(tài)工具，工程師瀏覽引用到他所需要的位號(hào)和參數(shù)，就像在DeltaV里所做的動(dòng)作一模一樣，根本就不再需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的進(jìn)行SIS 和BPCS之間位號(hào)映射工作，也不需要進(jìn)行任何諸于OPC或者其它的串行通訊的設(shè)置。另外，所有的SIS數(shù)據(jù)對(duì)BPCS來說都是可用并可直接引用的，充分滿足了一個(gè)流程畫面上對(duì)BPCS包括SIS數(shù)據(jù)同時(shí)顯示的功能
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    火災(zāi)和可燃?xì)怏w系統(tǒng)(FGS)

     火焰和可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)（FGS）是獨(dú)立一套系統(tǒng)。由火焰探測(cè)器、可燃?xì)怏w探測(cè)器、防爆手動(dòng)按鈕、火災(zāi)報(bào)警控制器、防爆聲光報(bào)警及其他附件等設(shè)備組成。

     當(dāng)發(fā)生氣體泄漏或火災(zāi)時(shí)，安裝在現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域的可燃?xì)怏w、火災(zāi)探測(cè)器首先將報(bào)警信號(hào)（開關(guān)量DI）輸出給SIS系統(tǒng)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的防爆手報(bào)報(bào)警信號(hào)（開關(guān)量DI）也直接給SIS系統(tǒng)，并自動(dòng)觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器，向巡檢人員發(fā)出報(bào)警；FGS系統(tǒng)通過“總線”與DCS（Modbus或同等規(guī)格）進(jìn)行通訊，將中繼系統(tǒng)狀況和警報(bào)發(fā)送回DeltaV控制系統(tǒng)，這些都可以從任一DeltaV操作工作站上查看，通過中央控制室的操作站DCS發(fā)出有針對(duì)性的報(bào)警，提醒操作人員采取相應(yīng)措施，同時(shí)在DCS系統(tǒng)上可以組態(tài)的反映出全廠的火氣平面布置圖，并實(shí)時(shí)顯示火氣報(bào)警點(diǎn)的情況。

? 電氣控制系統(tǒng)（ECS）

     電氣控制系統(tǒng)（ECS）特別考慮到安裝時(shí)間和成本，對(duì)裝置工藝過程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。ECS被劃分為三個(gè)主要區(qū)域：控制室，MCC室和裝置/撬塊區(qū)。MCC室裝備有電氣控制系統(tǒng)的核心部件，由所有的MCC設(shè)備、配電設(shè)備、DCS處理器、I/O柜以及所有其它的各種ECS設(shè)備組成。所有的現(xiàn)場(chǎng)“標(biāo)準(zhǔn)型”或“智能型”I/O將從主DeltaV柜開始進(jìn)行分配。由于大部分現(xiàn)場(chǎng)/撬塊I/O為FF(基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線)配置，主電纜將現(xiàn)場(chǎng)安裝在Delta V柜和撬塊接點(diǎn)/模塊結(jié)構(gòu)之間。FF(基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線)的諸多優(yōu)勢(shì)之一是分段電纜接線端便于安裝。在同一建筑的另一房間內(nèi)另有一臺(tái)操作員工作站，用于在啟動(dòng)和/或維護(hù)期間進(jìn)行本地操作員控制。為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，MCC室內(nèi)所有設(shè)備將在發(fā)貨前完成預(yù)安裝和檢測(cè)。
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     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(jì)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(zhǔn)等。

 ? 資產(chǎn)管理系統(tǒng)AMS

    DCS系統(tǒng)配置了一臺(tái)AMS應(yīng)用工作站，收集FF總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和SIS系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表的資產(chǎn)管理信息。AMS系統(tǒng)能診斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種故障信息，并能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。

     4. 效益分析

     鄂爾多斯市匯達(dá)液化天然氣有限責(zé)任公司日產(chǎn)30×104Nm3液化天然氣項(xiàng)目控制系統(tǒng)是國內(nèi)第一個(gè)應(yīng)用FF總線設(shè)備的LNG控制系統(tǒng)，總線技術(shù)的應(yīng)用減少了電纜鋪設(shè)、安裝時(shí)間和設(shè)備故障，提高了設(shè)備控制的精度及可靠性，其成功運(yùn)行對(duì)于將FF總線技術(shù)應(yīng)用于LNG工廠具有借鑒意義，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)全廠的全面數(shù)字化生產(chǎn)和管理進(jìn)行了有益的探索。

（1）節(jié)省了大量的控制電纜以及電纜鋪設(shè)、校對(duì)的人力成本，縮短了安裝周期；根據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用總線方式比使用普通IO接線方式能夠節(jié)省電纜75%以上，電纜數(shù)量的大量減少及全撬裝也直接減少了安裝時(shí)間。

（2）采用總線接口模件節(jié)省了大量的普通IO卡件；每條FF總線最多可以掛接16個(gè)FF總線設(shè)備，同時(shí)一臺(tái)智能設(shè)備又可以傳輸多個(gè)變量，因此使用總線方式后節(jié)省了大量的普通IO卡件。

（3）采用了數(shù)字傳輸方式，提高了信號(hào)的抗干擾能力，同時(shí)總線方式具有較高的精確性；總線方式采用的是數(shù)字信號(hào)傳輸，克服了模/數(shù)和數(shù)/模的轉(zhuǎn)換誤差。

（4）由于電纜及接線端子大量減少，減少了設(shè)備的故障率；

（5）AMS智能設(shè)備管理軟件具有故障診斷功能，減少了設(shè)備維護(hù)成本和非正常停運(yùn)時(shí)間；

（6）操作及維護(hù)人員可以得到更多關(guān)于設(shè)備的信息；總線方式將更多的設(shè)備信息傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)中，通過智能管理軟件可以對(duì)這些信息進(jìn)行分析，從而為運(yùn)行或維護(hù)人員提供更及時(shí)、有效的信息。

（7）依托先進(jìn)儀表的穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)的自適應(yīng)控制，極大的節(jié)約了工廠能耗和原材料消耗。據(jù)估算，工廠一年能節(jié)約近1500萬的生產(chǎn)成本。