發布日期：2022-07-14 點擊率：71
背景
今天，最終用戶希望擺脫那些封閉、專利型控制系統的限制，以激發他們工廠的潛力，創造更多的利潤。他們在尋找一套開放的自動化架構，可以將安裝的設備集成，并且和之前的系統共存――同時還要保護有價值的投資。
現場總線技術現在正在取代傳統的4-20mA平臺，甚至還要取代最近的一些部署，比如HART通訊協議，以形成現代化工廠自動化架構的基礎。作為雙向、完全數字化的通訊系統，現場總線支持更高程度的智能和更緊的流程控制。
現場總線通訊使得從工廠“挖掘”重要信息成為可能。將信息在正確的時間傳給正確的人，進一步發揮操作員、技師和流程工程師的能力――使工廠運行更加輕松、更加快捷、更加卓越。現場總線還可以整合當前的智能儀表和分析工具，在測量的時候充分接觸運營參數和數據。
擴建以滿足更大的需求
為了跟得上其日益增長的天然氣業務，塞爾維亞油氣公司正在建立一個更大的地下天然氣儲存倉庫。工廠位于塞爾維亞北部的Banatski Dvor，用于氣體注射、抽取和生產。通過壓縮機，氣體被注射到一個堅固的外殼之中，生產則是從氣井中采集天然氣。
擴建和設備改進的結果，Banatski Dvor的氣體
注射能力將從現在的每天一百萬立方米增長到每天七百萬立方米。而長期計劃中的生產能力，將從現在每天1－5百萬立方米增加到10萬立方米。這個項目將降低冬天的電力消耗，減少夏天的天然氣用量，使塞爾維亞油氣公司和它的客戶受益。
氣體工廠追尋先進技術
作為Banatski Dvor項目的一部分，塞爾維亞油氣希望安裝最先進的流程控制技術，以優化工廠效率、降低運營成本。塞爾維亞的工程師們利用通用工業協議定制了一套工廠自動化解決方案――不止是定制軟件――還包括開放式、獨立于供應商的控制系統平臺。
Banatski Dvor項目將現有的壓縮機控制和遺留設備整合到統一的、覆蓋整個工廠的自動化架構之中。工廠需要具有高可用性和高冗余性的本安技術，作為新的流程控制系統的一部分。系統需要支持緊急停機（ESD）、保管傳輸系統，同時整合梯形邏輯功能圖。
油氣處理系統包括：油井控制和監測、管道聚集和輔助設備、油罐分離、設備、變頻變電和壓縮制冷；ESD控制；油氣保管子系統和壓縮機控制。
HSE驅動系統整合
塞爾維亞油氣的工程公司WIG從2001年開始就已經有使用基金會技術的經驗，所以這項技術就成了Banatski Dvor工廠自然的選擇。基于Smar’s SYSTEM302-7企業自動化解決方案的現代化控制平臺用于處理橫跨氣體儲存到生產工廠的離散分布控制功能。
現場總線基金會的高速以太網（HSE），是Banatski Dvor工廠控制主干的理想搭配。運行速度達到100M/s，HSE是面向設備、子系統和企業整合來設計。它支持全部的現場總線功能，包括標準模塊和設備描述（DD），以及面向特定應用的柔性功能模塊（FFB），用于先進流程和離散/混合/批處理應用之中。
HSE可以提供H1（）現場總線一樣的好處，但是卻處在子系統集成水平而不是現場設備水平。這項技術支持分散控制器和網關之間的互操作，就像H1支持來自不同供應商的傳感器和啟動器之間的互操作一樣。HSE設備中的柔性功能模塊可以使用國標IEC 61131-3中的編程語言進行安裝。
控制系統如何運行
塞爾維亞油氣控制系統通過HSE遠程I/O、遺留的HART設備和ESD子系統，整合了H1現場設備。系統通過ModBus連接了壓縮機控制設備，并且使用OPC服務器連接了全部的人機界面。HSE作為數據高速公路，負責聯網設備和操作員工作站的通訊，同時還可以作為控制器之間的通信網絡。
通過基金會HSE， 多個CPU可以一起工作—作為企業集成的強有力骨干。與此同時，FFB技術使傳統I/O和邏輯在現場總線系統中實現徹底集成成為可能。油氣工廠間的水平通訊由14個HSE節點和超過100個HSE外部連接完成。系統設計還包括大量OPC服務器和OPC客戶端用于在線診斷、維護和校準，第三方人機界面集成以及歷史趨勢描述和報告。
新控制系統的核心是多用途、高性能、整合型基金會現場總線控制器。這些控制可以作為H1-H1網橋或者H1-HSE網關，允許現場設備之間的寬帶通信，也給持續控制策略帶來更大的靈活性。通過I/O卡，控制器也可以使用傳遞邏輯圖來執行離散控制—支持單一、集成系統。
由于氣井結構的特殊性，需要使用遠程操作間對氣體注射和抽取進行本地控制。每一座氣井都裝備有液壓驅動的地表和地下閥門，如果通訊有中斷的話，可以對現場總線控制器進行編程以獨立控制流程。系統還具有遠程控制和本地人工越權的功能，本地的UPS至少可以提供開關閥門一次開閉循環所需的電壓。
在進行流程控制規劃的時候，每一臺氣井分配一臺控制器。HART/H1現場總線網關集成了遺留的HART傳感器，數字I/Ok而已直接連接到控制器I/O模塊上。現場總線控制器支持FFB用于梯形邏輯圖，允許基金會現場總線系統數字信號的完成集成。
對于油氣管道和采集裝置的結構，所有的氣井使用相同的現場總線設備。每臺氣井都帶有溫度傳感器、壓力傳感器、質量計和閥門定位器。這些設備通過基金會H1通道連到現場總線控制器上。自動化系統處理來自分散容器的儀表和閥門以及容器周邊機械設備的信號。在項目的第二階段，新的容器將被安裝，這些容器上的儀表將連入空閑的控制器。控制器固定在傳感器子站當中，處理來自子站儀器和壓縮制冷機的信號。
交互式ESD可以提供過程控制系統的緊急停機功能，這臺控制器通過ModBus TCP/IP遠程終端（RTU）協議連接到主系統之上。
氣體保管運輸子系統應用了冗余控制配置，包括三臺超聲波流量計、三臺壓力傳感器、三臺溫度傳感器、兩臺流量計算機以及氣體套色板。每臺流量計算機用于三條生產線，超聲波儀表置于同一條管道之中，一臺接著一臺，用于測量相同的氣流。
對于壓縮機站，嵌入式操作面板和控制通過Allen-Bradley
5/04 DH+協議連入到DCS當中。使用Bradley 至ModBUS TCP/IP轉換器，面板整合到控制系統當中。
控制系統的IS界面利用獨特的“分割結構”設計理念。MooreHawke ROUTE-MASTER解決方案包括帶有自動化片段終端的壓縮型現場設備耦合器，以及返回（比如無流量限制）保護。這個解決方案允許1900米長的線纜，而且沒有任何FISCO限制。出于整體溢出保護、冗余直流電和被動電源整定的原因，解決方案使工廠的工作時間增長。
結果顯示性能改善
由于使用基金會現場總線，塞爾維亞油氣已經在它的流程自動化架構進行了離散控制。控制是完全分散的，由不同控制器完成，確保整個系統可靠。除此而外，現場總線解決方案在整個氣體工廠增強了數據的可用性。這包括基金會現場總線和HART設備增加監督的機會，更好的警報管理，事件和趨勢處理，通過遠程配置改進資產管理，診斷、預防性維護以及校準。
基金會現場總線還幫助改善塞爾維亞油氣公司的底層生產線：通過減少線纜來主動降低成本—更不要說測試和試車的簡單快速確認。
總結
塞爾維亞油氣于2007年6月開始安裝新的系統，設備現在仍然在運行之中。計劃提出在Banatski Dvor的工廠持續擴建，包括氣井從現在的7座增加到21做，在增添兩條壓縮機線。基于基金會現場總線的控制系統將和擴建過程保持同步，包括ESD和外殼的增加，利用現在富余獲取更多信號，以及安裝新的現場總線傳感器。
