Aspen軟件在大型石化企業中的應用

伍友武，王碧鋼，徐煥

(巴陵石化分公司 己內酰胺事業部，湖南 岳陽 414003)

1 概 述

巴陵石化公司是老式的流程型企業，生產設備多、工藝復雜、生產條件嚴格，有大量的自動控制設備、數據采集系統和化驗系統。由于各裝置建設于不同時期，造成自動控制水平差異大、設備型號多、甚至有些數據還采用人工輸入的情況。

生產過程中各種實時數據的采集與存儲，是石化企業現代化管理和科學決策的重要組成部分，其中數據采集系統是連接DCS與企業上層應用系統的橋梁。為了給企業建立高效、準確、實用的一體化生產信息管理系統的基礎平臺，該公司定于2013年建設數據采集系統。

2 用戶需求

1) 全面提升對生產運營實時監控信息系統及企業MES等的支撐力度，為提高總體操作水平、提高產品質量、降低裝置消耗、提高生產效益提供支持，為建設數字化裝置打好基礎。

2) 通過深化應用，結合煉化企業工藝、設備等常規專業管理應用需求，充分挖掘數據采集系統在公司調度指揮的作用，為最終用戶提供快捷、高效的信息。

3) 通過數據采集系統給產品計劃、維護管理、專家系統、化驗室信息系統、模擬與優化等應用程序提供實時生產數據，在業務管理和實時生產之間起到橋梁作用。

3 數據采集的開發與實施

對具備OPC標準接口的裝置下發數據采集站(安全數據采集設備)，通過接口配置采集裝置生產數據，并進行數據校對；對不具備OPC標準接口的裝置，設計開發專用數據接口，然后通過安裝配置數據采集站實現數據采集。

系統總體設計架構如圖1所示，在數據采集系統(實時數據庫系統)處于DCS與MES和其他使用實時數據的系統之間，建立一個全廠統一的實時數據平臺，可以將現有的煉油、化工、橡膠、樹脂等裝置和電力系統的生產數據實時地采集到數據庫系統中進行分析和查詢，從而及時了解生產、能耗數據，指導生產和銷售管理。MES和其他應用系統可以通過實時數據庫提供的統一的數據訪問接口(如OPC， API， ODBC)查詢實時數據，降低這些系統直接訪問DCS和PLC的難度、成本和風險。統一的實時數據訪問接口還為企業未來開發其他系統提供了方便，增加新的DCS或PLC系統可以不用更改上層系統的代碼，降低新系統開發的成本。數據采集系統通過網絡鏈接生產裝置監控系統、數據采集站、實時數據庫、關系數據庫，實現數據安全快速地傳輸；數據采集站根據系統配置從生產裝置監控系統獲取生產實時數據，并具有數據緩存功能；關系數據庫用于存儲基礎數據和管理信息；Web服務器用來部署信息監視系統，信息監視系統是公司生產實時監視和管理中心，將從煉油裝置、化工裝置等主要監控系統中采集上來的數據以一定的方式展示出來，形成實時過程數據和監視信息。

圖1 系統架構示意

為確保裝置DCS及PLC系統安全以及網絡安全，在充分考慮應用要求的基礎上，為數據采集系統建設一套獨立的光纖網絡數據傳輸系統，設計采用生產數據采集專網及安全數據采集設備進行物理隔離、采用硬件防火墻進行網絡安全防護，網絡結構如圖2所示。

4 典型裝置數據采集方案設計

4.1 總體方案

以己內酰胺事業部制氫裝置為例： 控制系統為橫河CS3000系統；接口狀況具備OPC Server。采用技術路線： 新配置1臺數據采集站，數據采集站通過OPC采集OPC Server上的實時數據，再將采集的實時數據上傳至IP21實時數據庫，網絡架構如圖3所示。數據采集工作站具有本地緩存功能，在與IP21服務器之間網絡通信中斷時緩存數據到本地，待網絡通信恢復正常后將數據轉發到實時數據庫服務器。

4.2 關鍵步驟

1) 確定CS3000系統的配置情況(包括數據點、操作站、工作站節點等)、網絡環境。

2) 在OPC服務器上配置CS3000 OPC Server DCOM權限，指定通信賬戶。

3) 安裝數據采集站，并接入網絡： 1個網卡與OPC站對接，1個網卡接數據采集專網。

4) 在數采站上創建與OPC服務器的通信賬戶、配置數據采集接口，建立與CS3000 OPC Server的訪問通道，并配置本地緩存。

5) 配置數采站與IP21服務器的訪問通道，并配置采集點。

6) 配置IP21服務器上的采集參數(如： 采集時間、采集點、歷史存檔等)。

4.3 Aspen軟件加載用于數據采集

現階段該公司主要利用實時數據庫系統來解決企業數據采集及班組成本自動采集系統等系列工作。其核心是通過數據采集中心Aspen 軟件在Microsoft Excel中的加載應用來讀取IP21中的實時歷史數據，因Excel 2003和2007中均支持Aspen宏，再添加AtWebData.xla，AtWebData.xlam后可完成所有版本的統計分析數據。在生產過程中，利用Aspen軟件來獲取車間所需數據的采集需完成以下流程，如圖4所示。

圖2 數據采集系統網絡架構示意

圖3 制氫裝置數據采集網絡架示意

圖4 利用Aspen軟件獲取數據的后臺工作流程

5 結束語

在化工生產過程中應用Aspen軟件來準確獲得實時數據，為信息化管理提供基礎數據來源，以便對生產裝置進行生產統計、技術分析和成本管理等，為科學地經營決策提供有力的支撐。

參考文獻：

[1] 羅建平.生產過程信息集成優化的研究[J].石油化工自動化，2013，49(06)： 43-48.

[2] 高志國，高新鵬.OPC在控制系統數據采集與存儲的應用[J].石油化工自動化，2009，45(05)： 57-59.

[3] 袁智.離散網絡化控制系統的建模與控制研究[D].哈爾濱： 哈爾濱工業大學，2010.

[4] 胡益炯.MES與煉化企業信息集成和生產優化[C]//2009中國過程系統工程年會暨中國MES年會論文集.北京： 中國系統工程學會，2009.

[5] 何力健，何千里.煉化企業MES與ERP集成應用的研究[J].數字石油和化工，2007(09)： 6-10.

[6] 李實.大型煉油廠生產管理信息系統建設模式[J].石油化工自動化，1999，35(05)： 51-55.

[7] 王翔，丁偉.Modbus通信協議在CS3000中的應用[J].石油化工自動化，2011，47(01)： 44-46.

[8] 韓小良，韓舒婷.ExcelVBA從入門到精通[M].北京： 中國鐵道出版社，2006.

[9] 李曉玫，楊小平.Excel中的VBA程序設計[J].四川師范大學學報(自然科學版)，2004(04)： 23-25

[10] 趙偉，金亞萍，張勝.基于OPC技術的應用程序實現[J].機電開發與創新，2009，22(04)： 100-101.

[11] OPC國際基金會中國辦事處.OPC技術綜述[J].世界儀表與自動化，2001，5(04)： 34-38.

[12] 張強，劉飚.Excel2007與VBA編程入門到精通[M].北京： 電子工業出版社，2008.