石油化工自動化技術發展趨勢

楊亞男 葉備靈

近年來，我國石油化工行業一系列“世界級”規模的煉化一體化項目相繼建成投產運行，如上海賽科乙烯項目、廣東惠州乙烯項目、揚巴一體化乙烯項目、茂名石化乙烯項目（擴建）、海南實華煉油項目、青島煉油項目、福建煉化一體化項目、獨山子煉化萬體化項目、惠州煉油項目、天津煉化一體化項目、鎮海乙烯項目等。作為一位見證了中國石油化工行業40多年發展的石油化工自動化領域資深專家，黃步余在此次采訪中，為我們詳盡評述了近年來石油化工自動化技術的幾大發展趨勢。

趨勢一：集成自動化系統水平不斷提高

世界級規模的工廠需要集成自動化的系統。對于當前的大型煉化一體化企業來說，為應對全球競爭，對于企業信息化系統的建設高度重視，這就要求DCS系統打破以往只是單裝置控制形成一個個“信息孤島”的狀況，通過系統集成實現真正的全廠集中控制、操作和管理。與此同時，當前新建的大型石化企業，生產裝置規模大且同步建設，控制系統規模多達幾萬點，涉及分散控制系統硯場總線控制系統（DCS/FCS）、安全儀表系統（SIS）、火災和氣體檢測系統（FGS）、壓縮機控制系統（CCS）、轉動設備監視系統（MMS）、設備包控制系統（PECS）、分析數據采集系統（ADAS）、罐區數據采集系統（TDAS）、儲運自動化系統（MAS）、設備管理系統（AMS）、操作數據管理系統（ODS）、先進控制（APC）、實時優化（RT-OPT）、操作培訓仿真系統（OTS）等多種自動化控制系統，要實現全廠控制系統之間的集成，對于自動化系統的集成水平就提出了更高的要求。剛剛建成投入商業運行的天津煉化一體化項目，包括10套煉油裝置，9套化工裝置、公用工程及輔助設施，廠外工程。自動化系統集成規模達DCS I/O約143900點，SIS I/O約44300點。隨著計算機網絡技術在自動化系統中的深入應用，動控制系統僅做為“信息孤島”的時代改過去，大型化、集成化的自動化系統是歷史發展的必然趨勢！

趨勢二：MAV成為一種新的模式

MAV策略，即以主自動化系統供貨商（MainAutomationVendor）的模式實施全廠儀表與控制系統一體化策略，是近年來在石油化工行業新興的一種自動化系統建設模式。采用MAV模式的最終就是讓業主得到性價比高、生命周期長、綜合成本低的自動化系統。在這一模式中MAV作為項目總體規劃設計單位的合作伙伴，為用戶提供總體方案、網絡結構；硬件/軟件配置；工程管理及作業程序；功能設計規范標準；工程設計、組態、生成、調試；第三方系統集成、調試；操作及維護支持服務等服務。實踐證明，此種模式具有多種優勢，包括一方面有利于工程的總體協調進行，另一方面利于各種接口、人機界面的標準化，從而實現多個生產裝置，公用工程集成自動化系統同步；編制功能設計規范，確保集成自動化系統標準化；有助于對國內外多個EPC管理；確保集成自動化系統工程高質量、高水平；有利于集中操作管理，資源優化，降低生命周期成本。能應對現代化大型石化項目建設、運行的挑戰和需求。

當然，對于大型石油化工項目來說，MAV的選擇至關重要，是對于供應商在產品、工程、服務以及總體協調能力等方面的多重考驗，就當前來說，石油化工行業MAV仍是以國外知名企業為主，如艾默生、霍尼韋爾、西門子、橫河、ABB等，對于國內自動化企業來說，已經開始此方面的嘗試，但要成為真正具有競爭力的MAV，仍需要工程經驗上的積累，還要有一段路要走。

趨勢三：網絡架構信息安全問題

當前的現代石油化工企業在網絡架構上通常采用ERP/MES/PCS三層網絡結構。一體化的網絡結構，促使我們從規劃伊始就要從硬件、軟件以及維護等方面統籌考慮。隨著智能HART技術、現場總線技術及無線技術等數字技術向控制系統和現場儀表的不斷延伸，數據總線處理的信息將不斷增加，對信息的安全傳輸和合理利用將是自動控制系統面臨的重要考驗。同時，大量采用計算機及網絡技術逐步替代自動控制系統固有的軟硬件設備。如何保證DCS系統的安全可靠將是工程公司及制造商共同面對的重要課題！目前石油化工企業的網絡安全問題已引起業內專家的廣泛關注，研究網絡硬件、軟件、工程及維護等安全功能及策略，以及應對風險等問題。面對隨著新的網絡技術的應用而隨之出現的信息安全問題，大家都在積極探索解決之道，強化管理，不斷完善。

趨勢四：現場總線技術的應用在向前推進

隨著現場總線技術、產品的不斷發展以及應用經驗的不斷豐富，現場總線技術在流程工業、制造工業的應用也在不斷地開拓。在石油化工領域，自2005年投產運行的上海賽科乙烯項目伊始，中海油惠州乙烯項目、福建煉化一體化項目等一系列重大工項目成功地、大規模地使用了FF、Profibus等現場總線技術，現場總線技術隨著這些大項目的實施在不斷向前推進。從應用效果來看，可以說現場總線技術在大型石化項目中采用是可行的，可實現預測維護和遠程維護，但是當前也仍存在包括用戶理念的轉變、對現場維護人員技術水平要求較高，以及技術本身有待進一步完善，使得現場總線技術在石油化工行業的應用發展比較緩慢。

趨勢五：工業以太網的應用面臨新課題

工業以太網系統是大型數字化、自動化系統的命脈，推進信息化帶動自動化的新選擇、新技術，能夠促進和提升生命管理、能源管理和安全管理水平。工業以太網的開放性和標準化，為用戶在網絡建設中節省成本，但也正如“趨勢三”所講，工業以太網技術的應用對生命周期內的網絡安全提出了新的挑戰，促使我們要不斷研究網絡總體架構及安全策略新課題，包括惡劣電磁干擾EMI環境防護能力，無故障通信能力；冗余工業以太網絡可靠性、可用性、可維護性、安全性等。當前工業以太網在流程工業控制層的應用安全性仍值得特別關注，要通過防火墻和防病毒軟件等技術來保障信息傳輸的安全。

趨勢六：自動化技術未來增長點

以低碳能源系統、低碳技術體系和低碳產業結構為基礎建立低排放、低能耗、低污染的新經濟發展模式促進了自動化技術的發展。我國二氧化碳排放量、工業能耗普遍偏高。其中，原油加工、乙烯加工、大型合成氨平均能耗水平均高于國際領先水平。為實現到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，需要探索一條適合我國國情的低碳經濟發展途徑，石油化工行業是重要行業之一。而發展新經濟無疑將促進自動化技術的發展，風能、核能、太陽能綜合利用，市政、樓宇、環保等自動化技術將成為未來自動化市場的增長點。

采訪最后，黃步余總結說：“石油化工行業從未放棄對新技術的開拓和追求，這促進了石油化工自動化技術的不斷發展，另一方面，自動化技術的不斷創新也同時推進了石油化工行業的發展轉型。

（作者單位：山東省東明石化集團有限公司）