中控ECS-700系统在长岭石化千万吨级
炼油装置的应用
王妙云 李晖 李桦 周湘云 魏传 刘水清
1、前言
控制系统是流程工业的“神经”，也是工业信息化建设的重要内容。长期以来，我国石化和化工等流程工业的控制系统被西门子、爱默生、霍尼韦尔、横河等国外大公司所垄断。浙江中控技术股份有限公司（以下简称中控）的WebField ECS-700大规模联合控制系统在中石化长岭分公司（以下简称长岭分公司）原油劣质化及油品质量升级改造项目中的成功应用，打破了国外大企业在千万吨级大炼油联合装置中对控制系统技术垄断，对实现大炼油核心设备国产化有重要的示范意义，也为国产DCS控制系统进一步进入乙烯等石化装置奠定了坚实的技术基础。
2、项目概述
长岭分公司原油劣质化及油品质量升级改造项目以保证湖南省及周边地区成品油市场供应需求、提高汽柴油产品质量为目的，以节省项目建设投资和工业占地为前提，充分依托长岭现有装置和有利条件，采用新技术、新工艺，达到加工原油劣质化、装置大型化、生产过程和产品质量清洁化。该项目共新建8套和异地改造2套装置，包括800万吨/年常减压、280万吨/年催化裂化、50万吨/年气体分馏装置、70万吨/年产品精制、170万吨/年渣油加氢处理、5万标米3/时制氢装置、240万吨/年汽柴油加氢、120万吨/年催化汽油吸附脱硫、6万吨/年硫磺回收联合装置、12万吨/年催化干气制乙苯装置共十大装置；同时，对原油罐区、成品油罐区、污水处理等配套装置也进行相应改扩建，以满足新联合装置的需要。通过该项目的建设，长岭分公司达到了年产1000万吨级成品油生产规模，并能为周边地区提供达到欧IV标准的高品质油。
中国石化洛阳工程公司（LPEC）承担本项目总体设计院工作，并协同长岭设计院（CCPEC），镇海石化工程公司（ZPEC），中国石化工程建设公司（SEI）等单位作为装置工程设计单位，负责各工艺装置、公用工程和辅助设施的工程设计工作。
中控为DCS设备供货厂商，康吉森为SIS、ITCC、LMS系统供货厂商，上海轻叶为BMS系统供货厂商。
表2.0 大炼油联合装置情况：
现场机柜室 工艺装置 渣油加氢处理 FCR01 制氢装置 FCR02 汽柴油加氢 5万标米3/时 260万吨/年 0213 0215 LPEC LPEC 装置规模 170万吨/年 装置编号 0217 设计单位 LPEC 催化干气制乙苯 催化裂化 气分装置 FCR04 产品精制装置 常减压 催化汽油吸附脱硫 FCR05 硫磺回收联合装置 12万吨/年 280万吨/年 50万吨/年 70万吨/年 800万吨/年 120万吨/年 6万吨/年 0262 0202 0219 0234 0201 80 0256 LPEC LPEC CCPEC CCPEC LPEC SEI ZPEC/CCPEC 3、系统典型设计方案
3.1 装置构成
本项目主体为8建2改的千万吨级大炼油联合装置，由一个中心控制室（CCR）和4个现场机柜室（FCR）组成，中心控制室与现场机柜间采用光缆连接。新建大炼油生产装置的DCS显示操作站和部分控制站及附属设备均集中在中心控制室，实现DCS系统集中操作、分散控制管理。同时，在CCR的工程师还配有专用的工程师站和服务器，供系统维护和历史数据存放等用；在中心控制室的主席台设有WebSigt站，供工艺负责人指挥协调用。各工艺装置的DCS控制站，安装在各现场机柜室；在现场机柜室的外操室内设置一台或两台（视机柜室装置规模定）只读显示操作站，供现场人员使用；在每个现场机柜室的内操室内设置一台现场工程师站、一台AMS管理站，用于正常的系统维护和数据库组态。
配套的原油罐区、成品油罐区、污水处理等辅助装置均设置独立的控制室，操作站与控制站均安装在现场的控制室，实现就地监控与操作。
3.2 系统配置及规模：
本项目DCS控制系统全部采用中控的WebField ECS-700大规模联合控制系统，其主体大炼油联合装置共有1269个AO、5976个AI、1143个DO、2495个DI、30套异构系统、共计10921个I/O点，25对控制器，146面机柜，101个操作台，77个操作节点（含操作员站、工程师站、OPC服务器、时钟同步服务器、SAMS服务器及操作站等）。
根据现场机室的分布特点，利用ECS-700系统独特的系统分域管理功能，将整个项目分为四个控制域、五个操作域，每个机柜室对应自己独立的控制域、操作域；同时，再设置一个主操作域，可以同时监视各个控制域，并可对这些控制域进行联合监控。通过分域管理，将全厂的工艺装置通过过程控制网络有机的连接成一个整体，实现数据共享；同时各装置的DCS 控制单元又相互独立，互不影响，以保证装置正常生产和开、停工过程的需要，并且有效地减少了系统网络负荷，保证了在大规模系统构建下过程控制网系统的安全可靠运行。
图3.2 长岭分公司大炼油联合装置DCS系统结构图
3.3 控制系统网络：
在长岭分公司原油劣质化及油品质量升级改造项目实施中，中央控制室与现场机柜室的网络连接采用星型连接，为保证网络连接的可靠性，特别是室外走线的光缆的可靠性，浙江中控应用了双链路聚合技术，对所有的光缆连接都采用双光缆冗余，一根走桥架A，一根走桥架B，并对交换机进行配置，实现了负载均衡，提高了冗余度和容错性，链路中只要有一条可以正常工作，则这个链路就可以工作，大大提高了网络的可靠性。
3.4 管理信息系统（MIS）的连接：
随着工厂管控一体化的发展，用户越来越多地要求把控制系统中的关键数据集成到企业的管理信息系统（MIS）中去，以实现信息的共享、分析和数据挖潜，本项目在设计时就充分考虑了这一实际需求。
在长岭分公司原油劣质化及油品质量升级改造项目中，整个联合装置、原油罐区、成品油罐区、污水处理等均设置独立的专用OPC服务器（原则上，一套独立的系统提供一台OPC服务器），为管理信息系统（MIS）提供数据接口；同时为了防止来自MIS网上的病毒或黑客攻击，在控制网和MIS网之间用硬件防火墙进行隔离，以提高网络安全性。
中控为该项目提供了专业的MIS系统安全网关软件，该软件从OPC服务器获取现场实时数据，然后通过单向通讯协议透过防火墙传送到接口机，从而把采集的数据送到实时数据库（IP21）中，还可以实现将现场数据送入MIS管理网通用的关系数据库（如：Access、SQL Server、Oracle等），也能将数据以OPC服务或应用程序接口（API）方式开放给MIS网上层应用软件。既保证了数据传送的可靠性，又有效阻止了来自MIS网上病毒或黑客攻击，提高了网络安全性。
图3.4 MISGate软件程序运行结构图