从1853年全球第一家炼油厂诞生至今刚好跨过了170年。
作为一个古老但又始终在不断发展和创新的基础性行业，炼油工业经历了从最初的照明用油、汽车/航空燃油用途为主，到目前以化工品为主导的炼化一体化转型历程。这期间，常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等不同工艺在自身创新迭代过程的同时，又与装置催生了从计算机控制到PLC、DCS和如今炼化一体化工厂的自动化和数字技术新革命。
事实上，从炼油化工到电力、钢铁、建材、核电、医药乃至新兴的绿氢绿氨、电解铝等典型的过程工业，围绕工艺展开的过程自动化和数字化创新都在发生日新月异的变化。其中炼化代表了复杂的过程工业，我们就从炼化行业切入，来看看整个过程工业的创新与一体化解决方案。
致胜新格局：从炼化看过程自动化的创新与一体化
浏览次数：723 发布时间：2023/12/27 13:36:53
从1853年全球第一家炼油厂诞生至今刚好跨过了170年。
作为一个古老但又始终在不断发展和创新的基础性行业，炼油工业经历了从最初的照明用油、汽车/航空燃油用途为主，到目前以化工品为主导的炼化一体化转型历程。这期间，常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等不同工艺在自身创新迭代过程的同时，又与装置催生了从计算机控制到PLC、DCS和如今炼化一体化工厂的自动化和数字技术新革命。
事实上，从炼油化工到电力、钢铁、建材、核电、医药乃至新兴的绿氢绿氨、电解铝等典型的过程工业，围绕工艺展开的过程自动化和数字化创新都在发生日新月异的变化。其中炼化代表了复杂的过程工业，我们就从炼化行业切入，来看看整个过程工业的创新与一体化解决方案。
对“安稳长满优”的极致追求
在炼化行业，随着成品油需求放缓，“控炼增化”、多产化工品、提升加工深度早已是全球炼化一体化模式的发展新常态，也是当今炼化企业优化资源配置、降低生产成本、提高附加值的主要战略选择。这一模式不单意味着原料产品互供、能源闭环利用和公共设施共用的紧密一体化工艺设计，也同时带来了工艺的复杂性和装置的大型化与规模化。
为了不断追求对大规模一体化工艺装置运行“安稳长满优”（即安全生产、产品质量稳定、设备长周期运转、满负荷生产以及优化运行）的极致目标，炼化企业在自动化工程设计与交付、仪表、控制、运营、维护、设备管理、公用工程等一系列环节上亟需变革，其中就最为核心的控制系统和安全系统而言，需要应对的变革挑战包括：
（1）更高的安全性：为了确保大型复杂一体化生产过程的安全性，DCS和SIS系统需要具备更高的安全性功能，例如冗余设计、安全联锁、容错能力和故障安全机制，甚至包括应对越来越多IT应用所带来的信息安全风险的能力。
（2）更强的稳定性：由于大型一体化装置的运行波动“牵一发而动全身”，DCS和SIS系统从系统设计理念到网络通信，从软件到物理硬件上都需要经过严格的测试和验证，以确保其在各种工况下的稳定性和可靠性。
（3）更长的使用周期：为了实现长周期运行，DCS和SIS系统需要在设计和实施过程中充分考虑系统的可靠性，例如采用冗余设计、模块化结构、优秀的设备报警管理和基于大数据的科学运维方式等。
（4）更高的装置负荷率：“安稳长满优”理念强调满负荷运行，对一体化炼化过程来说，DCS系统需要具备高性能的控制器和服务器，以确保系统的实时性和响应速度。
（5）更好的优化运行：大型一体化炼化装置通常由多个工艺单元组成，各种控制变量之间的强耦合、非线性特性增加了运行复杂性和难度，而需要优化的多个目标如最大化产量、最小化能耗、最大化利润等之间可能存在相互制约，“卡边操作”要求更高。
此外，为了节约资源与能源，优化过程还要致力于满足严格的低碳环保要求，如果能将电力自动化与控制系统很好地集成起来，便能更好地进行节能优化并监测和避免电力供应系统造成的故障。
厚积薄发，完整的过程一体化解决方案
施耐德电气基于开放的EcoStruxure™️架构与平台，为炼化行业、电力、食品、制药、绿氢绿氨等众多过程行业用户提供了非常全面的过程自动化与数字化解决方案，主要涵盖EcoStruxure Foxboro过程仪表、EcoStruxure Foxboro DCS分布式控制系统、EcoStruxure Tricon CX安全仪表系统解决方案、EcoStruxure顾问软件以及AVEVA全生命周期解决方案，在满足过程工业安稳长满优的运营目标下，推动行业迈向更加开放、高效与韧性、可持续和以人为本的未来工业。
（1）EcoStruxure Foxboro DCS系统的创新优势
诞生于1987年的Foxboro DCS经过30多年的迭代和实际应用验证，其硬件、软件和通信网络始终围绕“长寿命结构”的设计思想，进行向下兼容，又不断采用新的技术进行提升，其创新特点主要体现在系统的开放性、可靠性以及技术先进性等方面。
无论是核心控制器向下对各种过程仪表总线协议，以太网总线还是串行总线甚至是基于IEC61850配电系统连接协议的支持，还是向上基于开放协议连接到生产管网，甚至是基于云的工程开发、FAT测试、SAT测试，EcoStruxure Foxboro DCS的开放性可谓与时俱进。
在可靠性方面，EcoStruxure Foxboro DCS提供多重冗余的通信网络、冗余的供电系统、互为备用的操作站、冗余容错设计的控制处理器，以及从单个组件到整个系统的网络安全设计，保证系统连续正常运行。
EcoStruxure Foxboro DCS控制器拥有自整定和多变量自整定等复杂计算能力，软件支持虚拟化技术，提供动态感知画面HMI，并通过远程系统管理和系统诊断软件包提供远程访问系统的能力，以及AVEVA APC先进过程控制软件带来的深度优化能力等，都很好地体现了该系统的先进性。
