Aspen软件在大型石化企业中的应用

伍友武，王碧钢，徐焕

(巴陵石化分公司 己内酰胺事业部，湖南 岳阳 414003)

1 概 述

巴陵石化公司是老式的流程型企业，生产设备多、工艺复杂、生产条件严格，有大量的自动控制设备、数据采集系统和化验系统。由于各装置建设于不同时期，造成自动控制水平差异大、设备型号多、甚至有些数据还采用人工输入的情况。

生产过程中各种实时数据的采集与存储，是石化企业现代化管理和科学决策的重要组成部分，其中数据采集系统是连接DCS与企业上层应用系统的桥梁。为了给企业建立高效、准确、实用的一体化生产信息管理系统的基础平台，该公司定于2013年建设数据采集系统。

2 用户需求

1) 全面提升对生产运营实时监控信息系统及企业MES等的支撑力度，为提高总体操作水平、提高产品质量、降低装置消耗、提高生产效益提供支持，为建设数字化装置打好基础。

2) 通过深化应用，结合炼化企业工艺、设备等常规专业管理应用需求，充分挖掘数据采集系统在公司调度指挥的作用，为最终用户提供快捷、高效的信息。

3) 通过数据采集系统给产品计划、维护管理、专家系统、化验室信息系统、模拟与优化等应用程序提供实时生产数据，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用。

3 数据采集的开发与实施

对具备OPC标准接口的装置下发数据采集站(安全数据采集设备)，通过接口配置采集装置生产数据，并进行数据校对；对不具备OPC标准接口的装置，设计开发专用数据接口，然后通过安装配置数据采集站实现数据采集。

系统总体设计架构如图1所示，在数据采集系统(实时数据库系统)处于DCS与MES和其他使用实时数据的系统之间，建立一个全厂统一的实时数据平台，可以将现有的炼油、化工、橡胶、树脂等装置和电力系统的生产数据实时地采集到数据库系统中进行分析和查询，从而及时了解生产、能耗数据，指导生产和销售管理。MES和其他应用系统可以通过实时数据库提供的统一的数据访问接口(如OPC， API， ODBC)查询实时数据，降低这些系统直接访问DCS和PLC的难度、成本和风险。统一的实时数据访问接口还为企业未来开发其他系统提供了方便，增加新的DCS或PLC系统可以不用更改上层系统的代码，降低新系统开发的成本。数据采集系统通过网络链接生产装置监控系统、数据采集站、实时数据库、关系数据库，实现数据安全快速地传输；数据采集站根据系统配置从生产装置监控系统获取生产实时数据，并具有数据缓存功能；关系数据库用于存储基础数据和管理信息；Web服务器用来部署信息监视系统，信息监视系统是公司生产实时监视和管理中心，将从炼油装置、化工装置等主要监控系统中采集上来的数据以一定的方式展示出来，形成实时过程数据和监视信息。

图1 系统架构示意

为确保装置DCS及PLC系统安全以及网络安全，在充分考虑应用要求的基础上，为数据采集系统建设一套独立的光纤网络数据传输系统，设计采用生产数据采集专网及安全数据采集设备进行物理隔离、采用硬件防火墙进行网络安全防护，网络结构如图2所示。

4 典型装置数据采集方案设计

4.1 总体方案

以己内酰胺事业部制氢装置为例： 控制系统为横河CS3000系统；接口状况具备OPC Server。采用技术路线： 新配置1台数据采集站，数据采集站通过OPC采集OPC Server上的实时数据，再将采集的实时数据上传至IP21实时数据库，网络架构如图3所示。数据采集工作站具有本地缓存功能，在与IP21服务器之间网络通信中断时缓存数据到本地，待网络通信恢复正常后将数据转发到实时数据库服务器。

4.2 关键步骤

1) 确定CS3000系统的配置情况(包括数据点、操作站、工作站节点等)、网络环境。

2) 在OPC服务器上配置CS3000 OPC Server DCOM权限，指定通信账户。

3) 安装数据采集站，并接入网络： 1个网卡与OPC站对接，1个网卡接数据采集专网。

4) 在数采站上创建与OPC服务器的通信账户、配置数据采集接口，建立与CS3000 OPC Server的访问通道，并配置本地缓存。

5) 配置数采站与IP21服务器的访问通道，并配置采集点。

6) 配置IP21服务器上的采集参数(如： 采集时间、采集点、历史存档等)。

4.3 Aspen软件加载用于数据采集

现阶段该公司主要利用实时数据库系统来解决企业数据采集及班组成本自动采集系统等系列工作。其核心是通过数据采集中心Aspen 软件在Microsoft Excel中的加载应用来读取IP21中的实时历史数据，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统计分析数据。在生产过程中，利用Aspen软件来获取车间所需数据的采集需完成以下流程，如图4所示。

图2 数据采集系统网络架构示意

图3 制氢装置数据采集网络架示意

图4 利用Aspen软件获取数据的后台工作流程

5 结束语

在化工生产过程中应用Aspen软件来准确获得实时数据，为信息化管理提供基础数据来源，以便对生产装置进行生产统计、技术分析和成本管理等，为科学地经营决策提供有力的支撑。

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