第十七章基于現(xiàn)場總線的數(shù)字化工廠及先進(jìn)控制(已修改)
2025-07-05 15:53 本頁面
【正文】 基于現(xiàn)場總線的石化數(shù)字化工廠解懷仁1概述隨著國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的實施，現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將對我國儀表和自控領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響，也必將對我國企業(yè)儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響。現(xiàn)場總線技術(shù)及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)為實現(xiàn)石化數(shù)字化工廠提供了良好的基礎(chǔ)。 2000年1月4日國際電工委員會IEC宣布工業(yè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158獲得通過，這個標(biāo)準(zhǔn)包括FFH1/FFHSE，Profibus, Interbus, PNET, Controlnet, Worldfip, Swiftnet等共八種子集。因為全球行業(yè)很多，每個行業(yè)對FCS的要求不一樣，八種標(biāo)準(zhǔn)用于不同行業(yè)，這些標(biāo)準(zhǔn)可以從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度滿足不同類型，不同層次應(yīng)用的需要。近十年，在自動化領(lǐng)域中現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展很快，具有全數(shù)字化、開放性、容錯能力強(qiáng)、實時性高、安全性好、適于頻繁交換等特點。目前，國際上各種各樣的現(xiàn)場總線有幾百種之多，統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未建立。較著名的有基金會現(xiàn)場總線（FF）、HART現(xiàn)場總線、CAN現(xiàn)場總線、LONWORKS現(xiàn)場總線、PROFIBUS現(xiàn)場總線、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE總線等。 通過分析，其中FF（基金會現(xiàn)場總線）、PROFIBUSPA最適合連續(xù)過程控制如石油和石化行業(yè)的需要。它具有全數(shù)字化、高度的安全可靠性和實時性，并能滿足本安防爆要求，繼承兩線制儀表傳統(tǒng)，多數(shù)DCS和變送器、閥門廠商都支持。建設(shè)石化數(shù)字化工廠所必需的數(shù)字化控制系統(tǒng)。2數(shù)字化工廠的概念華東理工大學(xué)艾默生過程管理公司聯(lián)合建成數(shù)字化工廠實驗中心是集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)于一體，是多專業(yè)知識與技術(shù)的集成。（1）國外儀表專家的數(shù)字化工廠理念：(1)采用最新的感知技術(shù)和全數(shù)字式總線網(wǎng)絡(luò)得到信息能很好地觀察工廠的運行。用實現(xiàn)世界最早的數(shù)字變送器、先進(jìn)傳感器、及世界最大的現(xiàn)場總線計測控制的技術(shù)能力，實現(xiàn)工廠全部信息的數(shù)字化,使你能透徹地洞察你的工廠。 (2) 可以預(yù)知將要發(fā)生的事情,因此能進(jìn)行 良好而無混亂的管理,從而獲得了對將 來的行動進(jìn)行決策的時間。使用先進(jìn)的機(jī)器管理軟件PRM(Plant Resource Manager)和高級 監(jiān)視軟件等,使你能預(yù)測你工廠的將來。(3) 可以迅速地回答客戶、市場的需求， 成為安靜而又安全的工廠。運用世界的最高性能的過程控制系統(tǒng)、高度的控制軟件, 及豐富的應(yīng)用技術(shù)訣竅，保證使你的事業(yè)日益向上。 數(shù)字化工廠包含兩個方面的內(nèi)容：一是數(shù)字工程，即通過虛擬制造技術(shù)對生產(chǎn)過程仿真，來提前解決實際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，利用計算機(jī)技術(shù)優(yōu)化實際生產(chǎn)過程以及整個生產(chǎn)系統(tǒng)的性能；二是未來工廠，這依賴于集成系統(tǒng)、自動化以及強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 （2）建設(shè)數(shù)字化工廠數(shù)字化建設(shè)基于智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、可視化思想，通過吸收當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)和自主研發(fā)，將使企業(yè)實現(xiàn)包括設(shè)計數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、生產(chǎn)過程數(shù)字化、管理數(shù)字化和企業(yè)數(shù)字化，從而能做到:①產(chǎn)品從設(shè)計到制造、銷售，一直到服務(wù)整個生命周期的數(shù)據(jù)都用計算機(jī)進(jìn)行管理，實現(xiàn)無紙設(shè)計和無紙制造。 ②保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性。 ③保證計劃的一致性和可行性。 ④使管理具有動態(tài)應(yīng)變性、系統(tǒng)性和模擬預(yù)見性。 ⑤保證物流信息和資金流信息的統(tǒng)一。（3）建設(shè)數(shù)字化工廠的意義通過數(shù)字化工廠項目的建設(shè)，將使企業(yè)在以下幾個方面受益:①縮短新產(chǎn)品的上市周期。②減少新產(chǎn)品的開發(fā)成本。③優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計以利于加工。④優(yōu)化生產(chǎn)線配置和布局，減少生產(chǎn)線準(zhǔn)備和停機(jī)時間。⑤增加生產(chǎn)線設(shè)備生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率。⑥改善工人的勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。3石化數(shù)字化工廠的架構(gòu)企業(yè)數(shù)字化管控一體化是采取ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)：過程控制層(
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