石化企业强化安全生产的一个方向VIP

石化企业强化安全生产的一个方向石化企业强化安全生产的一个方向 当前安全问题在全中国是一个被媒体 政府官员 企业领 导天天挂在嘴上的话题 今后若干年 政府和企业要在安全方 面投入大量的人力 物力 数据采集与监视控制系统 scada 给解决石化企业安全问题提供了一个很好的方向 石化企业中 的 dcs 和 it 维护单位应该在这个方面有所作为 首先可以在以下两个方面做文章 首先可以在以下两个方面做文章 第一 以保障安全为目的 在石油化工生产过程自动化控 制方面加入和强化安全方面的模块 对生产过程中的数据 进 行实时的安全监控 预警和分析 以便及时发现和处理问题 这样可以在现有的 dcs 上做二次开发 使标准化的 dcs 更 加符合目前的生产实际 其次 信息管理方面 强化实时数据的分类采集 把生产 控制信息与管理信息进行有效的整合 建立信息化一体架构 解决企业的 信息化孤岛 问题 其中包括包括 erp mes oa 硬件 网络 安全等等 还应该建立安全专项网络数据库 利 用网络平台把监控摄像头安装到需要监控的各个地方 对摄像 画面进行智能化图像处理 发现不安全的迹象及时报警和处理 然后在此基础上建立石化企业集中的数据采集与监视控制 系统 scada 1 生产过程中强化安全控制 生产过程中强化安全控制 目前石化企业中的主要生产装置都采用 dcs 控制 装置各 部分的温度 压力 流量等实时数据都可以采集上来 并且可 以通过 dcs 进行实时控制 那么为什么不能够在现有基础上对 dcs 组态进行合理的修改和扩充 突出和强化安全控制 目前新型的 dcs 都是开放的 而且开放标准逐渐统一为 opc 基金会制订的 opc oleforprocesscontrol 标准 一套正在运 行的 dcs 其系统数据处理量和仪表组态数据是在该系统初始 组态时就决定下来的 在以后的生产 扩容与改造中 势必由于 各种原因必须对系统进行组态数据修改 其实各个 dcs 的生产 厂家 都有修改组态设计的工具 honeywell 也好 emerson 也 好 都有一套安全 快捷 准确修改组态的软件 但要使用好 修改组态工具 要有对装置生产工艺和设备状态深入的了解 和对 dcs 系统本身深入的理解 这样才能够保证高效率的完成 对 dcs 控制站各种组态数据的修改 同时将对生产的影响降到 最低点 dcs 是一种 分散式控制系统 是系统就可以实现整个装 置的功能与协调 dcs 整体控制功能非常好 工程师工作站 操作员工作站是一种紧密联合的关系 从工程师工作站可以下 装组态方案到操作员工作站 站与站之间和被控装置间都是相 互连锁控制和协调控制的关系 一旦组态完成整个装置的操控 都在 dcs 的掌控之下 一般 dcs 的组态原则都是以稳定掌控装置流程为基础的 如果我们在此基础上强化对一些事关安全的关键采样点的监控 并且事先编制好这些关键采样点异常后的处理方法 使 dcs 本 身就能够化解一些装置运行过程中出现的一些危机 如果不能 化解 就紧急报警 或者自动采取非常措施 例如反应器温度 过高 dcs 采到异常样本后 先进行操作控制降温 进行操作 控制后 如果不能有效降温 dcs 就紧急报警 如果有事先编 制好的紧急组态流程就采样紧急流程进行处理 这样总比人工 发现和处理要及时的多 现在不是对紧急情况都要设置预案吗 这样做的好处其实 就是充分利用了先进的 dcs 控制技术 把预案不光写在纸上 贴在墙上 而是集成到实实在在的实际测试与控制中间 当真 正遇到安全危机的时候 装置就多了一道控制层的安全屏障 而且也不需要再增加很多的设备和投资 只需要要在原有的 dcs 常规控制组态的基础上 再开发安全组态和紧急情况处理 组态 目前 dcs 在一些人眼里已经没有多少开发和研究的价值 因为它已经十分成熟了 其实石化企业中有不少实际应用维护 和研究单位 在保证 dcs 正常运行的前提下 吃透所维护的每 一套 dcs 的方方面面 并在此基础上进行二次开发 是大有潜 力可挖 大有文章可作的 dcs 在整个设计上就留有大量的可扩展性接口 外接系统 或扩展系统都十分方便 要搞清楚这些可扩展接口性质 扩展 接口的应用范围 充分利用 dcs 的双冗余控制单元 进一步完 善冗余控制策略 对 dcs 的插件由板极维护 扩展到元件级维 护 这些都是需要化很大气力才能够实现的 最重要的还在对 dcs 系统软件方面 对各种工艺控制方案 更新是 dcs 的一项最基本的功能 当生产方案发生变化后 工 程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后 执行下装命 令就可以了 下装过程是由系统自动完成的 不影响原控制方 案运行 筛选对安全生产至关重要的控制措施 制定和研究紧 急情况的控制预案 并把它们变成 dcs 控制语言 还有研究系 统各种控制软件与算法使控制对象控制精度得以提高 这些都 是石化企业内的维护研究单位可以做 能够做 而且能够做好 的工作 dcs 本身很重视连续过程控制的精度 可实现 pid 前馈 串级 多级 模糊 自适应等复杂控制 dcs 系统还具有功能 强大的 scand 软件包 具有配方功能 并针对不同行业开发了 专家软件 化工工艺参数配置和控制算法 比一般的 plc 等 要应用方便的多 如果充分利用好这些工具那么我们就不是简 单的维护 dcs 而是在 dcs 基础上创新 为了实现这一目标 石化企业应该培养一大批即懂计算机系统 又掌握各种编程方 法 还熟悉炼油化工工艺的复合人才 这些工程师们必须了解 各种 dcs 了解现场各种设备 在软件编程语言上至少必须精 通微软的 vc vb 以及 unixc 甚至汇编 在编程接口方面 必须精通 ole opc dde 及各种 api 软件接口 企业各级领导 除了给这些人员创造培训机会以外 还要创造宽松的环境 给 予适当的待遇 使他们在 dcs 维护 改进 完善的实践中不断 成长 当然也要创造开发实验的物质环境 因为修改了组态 特 别是有关安全的控制组态 除非有绝对把握 是不敢轻易放到 正在正常生产的实际生产装置上去 要有相应的仿真实验装置 在仿真实验装置上调试完善后才能正式应用到实际生产装置上 去 2 在信息管理方面突出安全信息的处理 在信息管理方面突出安全信息的处理 在信息管理方面石化企业内的 it 部门往往掌管着全公司的 网络 重要的服务器以及承担着与总公司上达下联的重要角色 如果能够及时和无遗漏的采集到和安全相关的重要数据 并且 使用先进的方法加以去粗取精 去伪存真 及时反应到一线操 作工 各级领导者和决策者的眼前 这也是石化企业内 it 部门 能够为企业安全生产作的重大贡献之一 在石油化工流程型企业中 最重要的是生产密切相关的信 息系统 它们实时获取 dcs plc 等生产系统中的现场数据 帮 助管理者及时调度 指挥整个企业地理位置分散但又密切相关 的现代化生产 这就是实时信息系统 与一般信息系统相区别 实时信息系统最大的特点是系统 的实时性 由于有实时数据库的支撑 实时信息系统可以实时 地反映生产装置的实际生产状况 查询到企业各生产现场的生 产实时数据 这对于企业实时掌握生产情况 正确调度和指挥 生产 以及及时处理生产中出现的问题具有十分重要的意义 与一般的信息系统开发不同的是 由于实时信息系统的实 时信息要从企业的生产现场自动采集得来 所以实时信息系统 的开发不只是纯软件的工作 还有生产现场数据实时采集 数 据网络实时通信等大量现场工作 这里有必要讨论实时数据库 与现场的关系 从上个世纪 80 年代末开始 中国的石化企业开始引进 dcs 技术和产品 随着 dcs 系统的大量应用 企业的生产规模越来 越大 企业的管理层就有了生产数据集中的需求 即对实时信 息系统的需求 90 年代初 在引进国外实时数据库的同时 石 化企业内的一些应用研究部门开始研究实时数据库的理论并付 诸实践 并取得的一些成果 10 多年过去了 现在的实际情况 是 很多生产装置的实时生产数据倒是采集上来了 但是他们 都是各自孤立的 对管理层 特别是决策层没有多少实际的意 义 这里面一方面是由于没有把采集上来的实时数据进行科学 的筛选和分类 另一方面就是从实时数据库到实时信息系统的 构建有相当的技术难度 而且运行和维护好一个实时信息系统 决非易事 目前在理论上对实时数据 实时数据库的结构等基本方面 还没有统一的定义和处理方法 实时数据库要达到关系数据库 那样理论和系统的统一尚需时日 不同开发商的实时数据库系 统对于实时数据的定义 理解和处理不尽一致 对于实时数据 库的功能和性能的要求也不尽一致 实时数据库能达到的实际 性能与功能也是参差不齐 对实时数据库的访问也没有类似 sql 语言那样的标准 再加上石化企业的现场采样前端设备五 花八门 出自不同的厂家 出自不同的年代 采样的标准也不 一样 后台对这些数据的处理方式也不相同 所采样的底层数 据库也不一样 要想把他们在一个模式下统一起来 需要很大 的工作量 在流程型工业中实时数据原本是指存在于生产现场的生产 参数如温度 流量 压力 物 液 位等 在现代化生产中这 些实时数据已经被变送器采集并转换为数字量而存于 dcs 或 plc 系统的局部实时数据库中 这些数据 按数据的类型分 实时数据可分为模拟量 累计量和开关量 模拟量可以是温度 压力 瞬时流量 物位 产品度量 产品质量等 模拟量的特 点是仅与时刻有关 累计量可以是累计流量 产品产量 原料消 耗量 库 罐 存量等 累计量的特点是不但与时刻有关而且 与时间段的起始与结束时刻有关 开关量如电力开关的位置 阀 门的开闭 设备的在线与备用 生产控制中的操作条件等 开 关量的特点是二位式数据 实时数据的最大特点是时效性 实 时数据在模拟系统中仅仅在某一时刻有效 在数字系统中由于 实时数据存在时间上非连续的模数转换 实时数据只在本采样 周期内有效 过了有效期的数据便失效 实时数据库即存储实时数据的数据库 由于实时数据的时 效性 实时数据库中存储的实时数据应该能尽量跟上现场实时 数据的变化 否则实时数据库中存储的是无效数据 事实上 数字系统不可能像模拟系统那样几乎没有滞后地跟随现场的变 化 数字系统的滞后主要取决于 dcs 或 plc 系统 的数据采 集的采集周期 数据采集周期的选择又与数据载体参数的变化 速率 载体的时间常数 有关 一般的数据采样周期数量级在 0 1 秒至 1 秒左右 用于闭环控制的采集周期可能小些 仅用于 测量的采集周期可能大些 从方便观察的角度说 数据的变化 周期又不可太快 在 dcs 或 plc 系统的人机画面上 实时数据 的刷新周期在 1 2 秒 如果实时数据库能以 2 秒的周期跟上实 时数据的变化 则用于流程型工业的企业级实时数据库的实时 性能就可以得到保证 但是由于种种原因 现场运行的实时数 据库系统包括使用进口实时数据库的系统只有个别系统能达到 这一指标 大多数数据都要延迟和滞后 但是这种延迟和滞后 除了类似于安全阀起跳这一类情况有影响以外 对其它控制反 应并没有多大影响 相反的如果控制反应太敏感了 反到会使 生产装置运行不平稳 我们筛选实时数据中事关安全的数据 对这些数据进行分 析和处理 包括对数据合理性的判断 数据滤波等 而数据处 理是计算机的 强项 就看怎样去建立数学模型 怎样去对异 常的数据变化 有效的进行适当的反应 报警和处理 这方面 应该是在信息管理方面突出安全信息的核心工作 另外在信息系统中采集上来的有关安全的数据是可以存储 在磁盘上的 这些存储在磁盘上的有关安全的历史数据 又是 我们在万一发生事故后 分析和处理事故的重要证据之一 有 了这些第一手的现场实时数据 何愁事故不好分析 事故原因 不好查 目前在石化企业内采样 tcp ip 的应用层协议的 web http ftp 应用比比皆是 内部网络的速度越来越快 在此基础上我们应该加入视频应用 在一些对保障生产安全至 关重要 而人又不能时刻监控到的现场都安上摄像头 和常规 的工业电视不一样 这种视频监控点 视频画面不一定要很连 续 但要有画面的智能分析 图像智能分析系统可以发现画面 的严重异常 例如位移 火灾 泄漏 爆炸等 发现画面异常 后可以采样声 光 电报警 还可以使用即时通讯系统 例如 qq msn 自动通知相关人员 甚至可以自动打电话 发移动短 信报警 而建立这种系统 费用又不是很高的 因为网络系统 是现成的 就像 qq 视频聊天一样 在生产现场安装的摄像头 无非就是要求防爆 如果规模采购价格也不会高多少的 在以上应用的基础上 还可以建立安全专项数据库 至少 可以建立一个事故追溯数据库 在这个数据库中不光有事故的 记录 还应该有实时数据的分析系统 要集中处理 力求实用 最好能够通过数据库找出事故的临界值来 3 建立石化企业集中统一的数据采集与监视控制系统 建立石化企业集中统一的数据采集与监视控制系统 scada scada supervisorycontrolanddataacquisition 数据采集与 监视控制系统 是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化 系统 它对现场的运行设备进行监视和控制 以实现数据采集 设备控制 测量 参数调节以及各类信号报警等各项功能 其实 scada 系统也不是新鲜东西 它的发展自诞生之日起 就与计算机技术的发展紧密相关 国内电力系统 铁路系统很 早就有使用 现在已经广泛使用 石油 石化系统近几年也开 始重视 scada 在这里不妨看一看 scada 的发展简史 第一代是基于专用计算机和专用操作系统的 scada 系统 开始到 70 年代 第二代是 80 年代基于通用计算机的 scada 系统 在第二 代中 广泛采用 vax 等其它计算机以及其它通用工作站 操作 系统一般是通用的 unix 操作系统 第一代与第二代 scada 系 统的共同特点是基于集中式计算机系统 并且系统不具有开放 性 因而系统维护 升级以及与其它联网构成很大困难 第三代是 90 年代按照开放的原则 基于分布式计算机网络 以及关系型数据库技术的能够实现大范围联网的 scada 系统 这一阶段是各种最新的计算机技术都汇集进 scada 系统中 第四代 scada 系统的主要特征是采用 internet 技术 面向 对象技术 神经网络技术以及 java 技术等技术 继续扩大 scada 系统与其它系统的集成 综合安全经济运行以及商业化 运营的需要 我们目前刚好赶上第四代 scada 系统发展的大好时机 首先 石化企业各个生产装置的 dcs plc 等已经可以给我 们提供大量的实时数据 scada 系统的建立正好是水到渠成 我们利用这些数据 除了进行安全分析和控制以外还可以进行 生产控制 计量控制 调度控制以及扩展到经营管理和控制 集中了这些数据 今后令人头痛的仿真模拟和仿真培训系统也 不是无源之水了 其次 目前石化企业都已经建立了比较完善的计算机网络 信息化方面 企业的办公系统 生产调度 销售 供应 人 财 物等各方面都已经有比较完善的数据库系统 所欠缺的就 是都是各自为政 把这些孤岛连接起来 为我所用 是建立集 中统一的数据采集与监视控制系统 scada 的主要工作之一 要把现有的各种实时数据 和其它数据库数据整合到 scada 下面 就要充分利用第四代 scada 的技术 用好面向对 象技术 oot internet 技术 神经网络技术及 java 技术 面向对象技术 oot 就是是以认识论为基础 用对象 来理解和分析问题空间 并设计和开发出由对象构成的软件系 统 解空间 的方法 由于问题空间和解空间都是由对象组成 的 这样可以消除由于问题空间和求解空间结构上的不一致带 来的问题 简言之 面向对象就是面向事情本身 面向对象的 分析过程就是认识客观世界的过程 面向对象方法的主要优点 是 符合人们通常的思维方式 从分析到设计再到编码采用一 致的模型表示具有高度连续性 软件重用性好 例如 在财务 方面 经理 员工 顾客 帐本 打印机 直接作为对象出现 的程序中 他们相互通信 完成诸如存取款 会计结算 打印 报表等业务 以往的编程技术只用数据结构和算法来模拟要完 成的业务 虽然可以得到所需计算 但经不起修改 如果增加 某项业务 如代营股票 则程序几乎要重编 而现在只要把增 加的业务加到顾客 帐本 员工 打印机这些对象上就可以了 internet 技术 就是 tcp ip 的应用层协议下的 web http ftp 等应用 一般客户机都不用装其它专门软件