以DCS为基础的过程控制系统集成
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新建6套化工装置，包括：80万吨/年乙烯裂解、40万 吨/年聚丙烯装置、80万吨/年聚乙烯装置、70万吨/年 芳烃联合装置(PX)、12万吨/年丁二烯装置、8/3.5万 吨/年MTBE/丁烯-1装置(C4)；
对原有400万吨/年炼油装置及相配套的厂内外公用工 程与基础设施进行扩能改造；
利用劣质沥青规划建设了国内第一套部分氧化、制氢、 汽电联产(IGCC联合装置)，为一体化项目提供氢气、 蒸汽、氧气、电、氮气等；
以DCS为基础的过程控 制系统集成
一．前言 二．系统集成技术基础 三．系统集成案例 四．系统集成项目实施 五．应用效果 六．结束语
一．前言
1. 系统集成的需求
1.1. 工业生产向大型化、连续化、来自百度文库成化和复杂化方向 发展的要求；
1.2. 管控一体化、提高企业管理的信息化和智能化水平 的要求；
1.3. 实现集中操作、监视和调节，提高生产装置自动控 制水平和维护水平的需求；
以过程控制系统(PCS)为代表的自动化控 制系统，又称为过程控制层。主要包括：分 散控制系统/现场总线控制系统(DCS/FCS)、 安全仪表系统(SIS)、火灾及气体监测系统 (FGS)、储运自动化系统(MAS)、压缩机组控 制系统(CCS)、机组监控系统(MMS)、设备 包控制系统(PLC)、在线分析仪系统(PAS)、 仪表设备管理系统(AMS)、操作员培训仿真 系统(OTS)、过程控制计算机系统(PCCS)(实 施先进控制APC和实时优化RTO等)等系统， 其基础和核心是DCS/FCS系统。
项目充分依托福建炼化公司原有400万吨 /年炼油厂设施：
新建14套炼油装置：800万吨/年常减压、260万吨/年 催化原料加氢处理、210万吨/年加氢裂化、280万吨/ 年柴油加氢、20万吨/年硫磺回收、170万吨/年溶剂脱 沥青以及气体脱硫、脱硫醇等装置及配套设施，使总 炼油能力达到1200万吨/年；
三. 系统集成案例分析——FREP一体
化项目系统集成
3.1. 项目概述
项目位于福建省泉州市泉港区，总占地面积约 480公顷。是目前我国第一个炼油、化工和成品油 营销一体化的中外合资项目。也是至今为止一次性 整体规划、一次性设计、一次性施工建设、一次性 投产成功、实施投资最大（改造和新建总投资约为 316亿人民币）的炼油乙烯一体化项目。
PINN
MODBUS
DCS 系统 1
DCS 系统 ..n
图1控制系统集成方案结构示意图
3.2.3.1. 控制系统集成架构
从图1可以看出，DCS 网络作为整个系统 集成的主网，其对外集成接口主要存在于三 个部分：
过程控制网：主要由控制器组成。在DCS控制器 中，传统DCS与FCS实现了有机的结合；SIS、 FGS、ITCC或其它PLC等控制器通过MODBUS 与DCS的控制器连接并将其采集的相关生产数据 信息通信至DCS网络的操作站上，供工艺操作员 监视装置状态；对于ITCC和其它PLC则还具有将 操作员的生产调节指令传送至现场实施过程控制 的功能。从而将FF现场总线与HART智能仪表（ 主要用于SIS/FGS/ITCC和小型PLC等系统）有 机的结合起来，用于生产监视和控制；
1. 控制系统由简单控制系统发展为基于工业以 太网的第三代DCS（分散控制系统） /FCS （现场总线控制系统）系统和综合自动化系 统（控制、管理与决策一体化）；
2. 智能仪表和控制设备的广泛应用，大量的状 态检测信息的采集成为可能；
3. FCS的大量应用，控制回路的组态可以直接 下装到阀门定位器中，即使DCS系统故障也 不会直接影响到现场控制的正常运行，使真 正意义上的分散控制成为现实；
1.4. 在后续智能工厂中实现大数据和物联网的基本要求。
2. 系统集成的必然性
2.1. 随着微电子技术、计算机技术、网络技术和控制理 论的迅猛发展，控制系统也必将日趋大型化、集成化 和智能化；
二. 集成的技术基础
由于采用工业以太网的常规DCS和FCS集成 的第三代DCS的应用和数据通信技术的发展， 为控制系统集成提供了技术基础：
4. 工业以太网的使用使控制系统的集成有了一个 综合平台：
❖采用即插即用的OPC技术：将相关控制系统的服务器 与DCS的OPC服务器相连，将数据信息传至DCS网络 并在操作站上进行监视（虽然其也可以实现控制调节 功能，但出于通信的稳定性、实时性和生产安全考虑， 目前国内还没有大量使用的先例。）；
❖采用MODBUS技术：现在应用的有两种MODBUS TCP/IP和MODBUS RS485（RS232/RS422）。前者 直接与工业以太网相连甚至可直接作为工业以太网协 议使用，目前石化项目仪表专业应用较少；后者则主 要与挂在工业以太网上的DCS控制器连接，将相关数 据信息经DCS控制器传至操作站实施监视和控制功能， 并在国内外石化行业中得到了大量的使用。
厂外工程包括30万吨级原油码头、60万立方米容量的 中转油库、13公里的海底输油管线、原有成品油码头 和库区扩容、低温乙烯接卸设施等，以及厂外供电、 供水、防洪排涝、公路铁路等设施的新建、改扩建。
3.2. 项目整体集成方案
3.2.1.项目的理念
实现全厂信息集成成，主体架构分为：PCS 过程控制层、MES层和ERP层。以过程控制层为 基础实现全厂信息集成和管理。
SIS控制器 FGS控制器 ITCC控制器
安全网关 防火墙 入侵检测 防病毒分布
WEB.21 服务器 (RTDB系统的一部分)
PMN 网络 PLC系统服务器
防火墙
Info.21 服务器 - 数据存贮 - OPC 通信 - 计算
OPC 服务器 (DCS 系统 1)
OPC 网络
OPC 服务器 (DCS 系统 ..)
3.2.2. 项目的目的
PCS实现管控一体化，具有运行可靠、性能 稳定、界面友好、操作方便、技术先进、结构灵 活、维护简单和系统开放等特点。高标准、一体 化的PCS是工厂实现安全、平稳、高效、低耗的 生产保证，也为企业实现经营管理信息化、增强 市场应变能力打下良好的基础。
3.2.3. 过程控制系统整体集成方案
对原有400万吨/年炼油装置及相配套的厂内外公用工 程与基础设施进行扩能改造；
利用劣质沥青规划建设了国内第一套部分氧化、制氢、 汽电联产(IGCC联合装置)，为一体化项目提供氢气、 蒸汽、氧气、电、氮气等；
以DCS为基础的过程控 制系统集成
一．前言 二．系统集成技术基础 三．系统集成案例 四．系统集成项目实施 五．应用效果 六．结束语
一．前言
1. 系统集成的需求
1.1. 工业生产向大型化、连续化、来自百度文库成化和复杂化方向 发展的要求；
1.2. 管控一体化、提高企业管理的信息化和智能化水平 的要求；
1.3. 实现集中操作、监视和调节，提高生产装置自动控 制水平和维护水平的需求；
以过程控制系统(PCS)为代表的自动化控 制系统，又称为过程控制层。主要包括：分 散控制系统/现场总线控制系统(DCS/FCS)、 安全仪表系统(SIS)、火灾及气体监测系统 (FGS)、储运自动化系统(MAS)、压缩机组控 制系统(CCS)、机组监控系统(MMS)、设备 包控制系统(PLC)、在线分析仪系统(PAS)、 仪表设备管理系统(AMS)、操作员培训仿真 系统(OTS)、过程控制计算机系统(PCCS)(实 施先进控制APC和实时优化RTO等)等系统， 其基础和核心是DCS/FCS系统。
项目充分依托福建炼化公司原有400万吨 /年炼油厂设施：
新建14套炼油装置：800万吨/年常减压、260万吨/年 催化原料加氢处理、210万吨/年加氢裂化、280万吨/ 年柴油加氢、20万吨/年硫磺回收、170万吨/年溶剂脱 沥青以及气体脱硫、脱硫醇等装置及配套设施，使总 炼油能力达到1200万吨/年；
三. 系统集成案例分析——FREP一体
化项目系统集成
3.1. 项目概述
项目位于福建省泉州市泉港区，总占地面积约 480公顷。是目前我国第一个炼油、化工和成品油 营销一体化的中外合资项目。也是至今为止一次性 整体规划、一次性设计、一次性施工建设、一次性 投产成功、实施投资最大（改造和新建总投资约为 316亿人民币）的炼油乙烯一体化项目。
PINN
MODBUS
DCS 系统 1
DCS 系统 ..n
图1控制系统集成方案结构示意图
3.2.3.1. 控制系统集成架构
从图1可以看出，DCS 网络作为整个系统 集成的主网，其对外集成接口主要存在于三 个部分：
过程控制网：主要由控制器组成。在DCS控制器 中，传统DCS与FCS实现了有机的结合；SIS、 FGS、ITCC或其它PLC等控制器通过MODBUS 与DCS的控制器连接并将其采集的相关生产数据 信息通信至DCS网络的操作站上，供工艺操作员 监视装置状态；对于ITCC和其它PLC则还具有将 操作员的生产调节指令传送至现场实施过程控制 的功能。从而将FF现场总线与HART智能仪表（ 主要用于SIS/FGS/ITCC和小型PLC等系统）有 机的结合起来，用于生产监视和控制；
1. 控制系统由简单控制系统发展为基于工业以 太网的第三代DCS（分散控制系统） /FCS （现场总线控制系统）系统和综合自动化系 统（控制、管理与决策一体化）；
2. 智能仪表和控制设备的广泛应用，大量的状 态检测信息的采集成为可能；
3. FCS的大量应用，控制回路的组态可以直接 下装到阀门定位器中，即使DCS系统故障也 不会直接影响到现场控制的正常运行，使真 正意义上的分散控制成为现实；
1.4. 在后续智能工厂中实现大数据和物联网的基本要求。
2. 系统集成的必然性
2.1. 随着微电子技术、计算机技术、网络技术和控制理 论的迅猛发展，控制系统也必将日趋大型化、集成化 和智能化；
二. 集成的技术基础
由于采用工业以太网的常规DCS和FCS集成 的第三代DCS的应用和数据通信技术的发展， 为控制系统集成提供了技术基础：
4. 工业以太网的使用使控制系统的集成有了一个 综合平台：
❖采用即插即用的OPC技术：将相关控制系统的服务器 与DCS的OPC服务器相连，将数据信息传至DCS网络 并在操作站上进行监视（虽然其也可以实现控制调节 功能，但出于通信的稳定性、实时性和生产安全考虑， 目前国内还没有大量使用的先例。）；
❖采用MODBUS技术：现在应用的有两种MODBUS TCP/IP和MODBUS RS485（RS232/RS422）。前者 直接与工业以太网相连甚至可直接作为工业以太网协 议使用，目前石化项目仪表专业应用较少；后者则主 要与挂在工业以太网上的DCS控制器连接，将相关数 据信息经DCS控制器传至操作站实施监视和控制功能， 并在国内外石化行业中得到了大量的使用。
厂外工程包括30万吨级原油码头、60万立方米容量的 中转油库、13公里的海底输油管线、原有成品油码头 和库区扩容、低温乙烯接卸设施等，以及厂外供电、 供水、防洪排涝、公路铁路等设施的新建、改扩建。
3.2. 项目整体集成方案
3.2.1.项目的理念
实现全厂信息集成成，主体架构分为：PCS 过程控制层、MES层和ERP层。以过程控制层为 基础实现全厂信息集成和管理。
SIS控制器 FGS控制器 ITCC控制器
安全网关 防火墙 入侵检测 防病毒分布
WEB.21 服务器 (RTDB系统的一部分)
PMN 网络 PLC系统服务器
防火墙
Info.21 服务器 - 数据存贮 - OPC 通信 - 计算
OPC 服务器 (DCS 系统 1)
OPC 网络
OPC 服务器 (DCS 系统 ..)
3.2.2. 项目的目的
PCS实现管控一体化，具有运行可靠、性能 稳定、界面友好、操作方便、技术先进、结构灵 活、维护简单和系统开放等特点。高标准、一体 化的PCS是工厂实现安全、平稳、高效、低耗的 生产保证，也为企业实现经营管理信息化、增强 市场应变能力打下良好的基础。
3.2.3. 过程控制系统整体集成方案