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化工生產的領先戰略選擇
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修改時間：2009/1/15 14:06:04 瀏覽次數：2627
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作為中國國內著名的以石油化工為中心，精細化工、氯堿、煉油、熱電相配套的綜合大型化工企業，山東濱化集團正面臨著原材料價格上漲，節能降耗，市場對產品精度、純度要求更高等種種挑戰。基于早在2003年便開始的合作關系，山東濱化集團再次將目光投向了世界一流的控制系統領先提供商--霍尼韋爾，并以超前的眼光選擇了霍尼韋爾最新一代的過程知識系統Experion PKS C300，領先意識的選擇最終成就了其領先同儕的價值。
對于山東濱化集團的決策者們而言，工廠生產上的困擾與壓力似乎一直都存在著。近年來公司發展迅速，2006年已經實現銷售收入140多億，燒堿占全國約10%，榮列2006中國化工企業500強第45位。然而，作為一個以石油化工為中心，精細化工、氯堿、煉油、熱電相配套的綜合大型化工企業，行業內化工產品工藝技術的迅速更新，國家對環保、節能的倡導和大力監控，市場對燒堿等化工品的質量要求越來越高，上游石油和化工產品原料的價格上漲，都讓濱化集團感到，壓力無處不在，必須主動向世界級水平看齊，首先要在技術上獲得超過國內同行的優勢。
這家位于山東濱州的大型化工企業占地面積112.17萬平米，總資產41億元，在崗員工2298人，擁有油品系列、化工產品系列、油田化學品及工業助劑系列四大產品系列。集團目前燒堿總生產能力達到17萬噸/年，環氧丙烷達10萬噸/年，助劑生產能力達2萬噸/年，煉油能力達320萬噸/年。其中，氯堿產量位居全國前列，并成為全國最大三家環氧丙烷商品量廠家之一，環氧丙烷商品市場供應量居全國首位。
隨著計劃于2008年正式投產的東瑞化工工業園區的建設進程，此次集團決策層再次展現出領先發展的意識和戰略眼光，決定采用霍尼韋爾最新一代的全套Experion PKS C300系統。該項目從2007年9月簽訂合同，霍尼韋爾將陸續向濱化集團提供PKS C300系統2套，用于控制包括離子膜燒堿、PVC和環氧丙烷等企業主要產品在內的7套生產裝置，控制點數多達15000點。霍尼韋爾過程控制部市場戰略經理姜亞春先生認為："這一項目屬于化工行業控制點數超過1萬點大規模項目之一，合同服務部分大約占10％，這也將是我們在國內最早開車的大規模新一代Experion PKS C300系統應用。"
"從2003年開始霍尼韋爾就成為了我們的重要合作伙伴，包括霍尼韋爾上一代的TPS系統和Experion R200在內的很多產品現在還運行在我廠。采用霍尼韋爾產品之后，我們2006年比2005年銷售額提高了14%，利潤率提高了51.25%，1年內便收回投資，同時次品率降低3%，合格率、優品率均有所提高"，濱化集團儀表車間張仁明主任在談到霍尼韋爾的幫助時說道。儀表車間副主任蔣先生也認為："霍尼韋爾之前的系統近3～4年以來基本沒發生過故障和出現需要更換的部件，這的確是一個值得信賴、服務很好的品牌。"
需求為先，客戶為本
無論是身為甲方的濱化集團，還是身為乙方的霍尼韋爾，面臨的都是一個需求為先，客戶為本的原則帶來的挑戰。濱化集團面對的是一個對產量和質量（提升化工品精度、純度，減少次品）要求更高的客戶市場，感受到的是上游原材料價格不斷上漲以及節能環保的壓力。例如在環氧丙烷生產工藝方面，與歐美國家的聯產法工藝相比，我國采用的氯醇化工藝最大的缺點就是設備腐蝕嚴重，含氯化鈣的廢水和廢渣污染環境。然而，濱化集團現用的國產工藝設備運行不穩定、生產效率低、耗能高的狀況卻阻礙了其進一步提升產品質量，節能，增加設備可利用時間和生產效率的目標。為此，提供能夠集成控制、調度和管理于一體，兼具開放和兼容性的新一代自動化控制系統便成了霍尼韋爾所要面對的客戶需求。
對于這一項目，儀表車間副主任蔣先生認為其總體技術挑戰在于："首先，裝置規模很大，需要先進可靠的系統。現代流程裝置的現場控制策略應用正從經典控制轉向先進控制，我們希望能夠直接將一些先進的調節控制算法在控制器實現，解決現場一些回路控制調節的難題。其次，企業信息化流程貫通以后，需要更好挖掘實時數據的效率,開發信息管理，實現操作管理和班組考核等，提高管理效益。第三是現場管理，例如報警狀態下的事故處理與管理，這還包括與工藝等部門的協調。"為應對這樣一些挑戰，蔣先生認為霍尼韋爾是個理想的選擇，因為其一直處于行業的領先地位，擁有先進的技術與產品。雖然目前某些技術可能暫時還用不上，但企業肯定是向前發展的，在選擇合同伙伴時，需要考慮得更長遠些，像PKS C300這樣的面向未來的技術將來會有用武之地。
控制層的創新解決方案
在濱化集團目前采購的2套PKS C300系統中，一套用于其離子膜、鹽水、粒堿生產裝置中，另一套則用于其聚氯乙烯（PVC）、氯乙烯（VCM）、三氯乙烯、環氧丙烷（PO）的生產裝置控制。
這些裝置的控制要求并不簡單。以離子膜燒堿工藝裝置為例，其中包括一次鹽水精制、二次鹽水精制、電解、脫氯等主要的常規生產主裝置。這些裝置對的控制系統關鍵要求在于，系統運行穩定且具有較強的抗電磁干擾能力；系統能夠迅速響應要求，具有電解系統聯鎖保護方案；系統具備異構系統的互聯能力，因為一些像一次鹽水精制中的過濾器設備等很多裝置都自帶其他品牌PLC控制器，需要與DCS通訊；最后還要求各種復雜控制方案的方便實現。
對此，霍尼韋爾姜亞春經理認為PKS C300完全滿足用戶要求："C300可擴展性和兼容性都是前所未有的，它可以方便地連接以前舊系統的I/O。通過串口服務器等掛到容錯以太網FTE上，從而集成用戶一些第三方設備自帶的系統如PLC產品，如西門子、三菱甚至三洋的PLC產品，C300除了過程數據庫之外還帶SCADA功能，通信速度高，支持各種協議，實現多種靈活的調試手段，將各類監控對象進行集中監控，數據搜集更全面，減少了維護量。"
此外，C300控制器以18度角傾斜的垂直設計，最大限度地減少了占用的控制室空間，提供了最優的性能。這一新的傾斜設計使熱量均勻地流過機柜，改善了產品使用壽命，降低了能源成本。"這也是用戶比較看重的一點"，姜亞春經理補充說道。
在控制策略層面，蔣先生結合離子膜生產工藝的特點，提到"其中既包括一般對儲槽液位、鹽水泵出口壓力、精制鹽水流量等變量對象的常規控制，也包括很多對再生水量、再生NaOH量、NaOH出口溫度調節、PH控制調節等復雜的自定義控制。"
然而，常規的PID調節基本方法70多年來幾乎沒有變化。隨著現代化工生產的發展，復雜而龐大的生產流程要求現場控制越來越精確、復雜控制策略越來越多，過程穩定性越來越高，因此如何革命性地突破和改善PID調節器的調節品質及其局限性，實現先進過程控制便成為過程用戶的期待。
作為霍尼韋爾最新推出的專利算法，Profit Loop是一個在常規控制層實現的經過現場驗證的單輸入/單輸出（SISO）模型預估調節控制器。其通過過程動態變化的經驗模型來預測過去、現在、將來的控制動作對控制變量的影響。因而，這一模型預估控制技術不是像典型的PID調節器那樣對過程加以超調控制，而是通過對過程精確的響應改善了調節品質，提高了控制魯棒性，減小了上述工藝過程的震蕩。"所以，我們將它下載到C300基本控制器，在常規控制層解決了用戶現場存在的很多噪聲過程信號、大滯后或反向響應動態變化的控制調節問題，用戶用基本控制器就可以得到先進過程控制的效果。 通過霍尼韋爾的先進控制工程師的現場模型調試盒優化，可以確保Profit Loop被有效地投入使用，獲得預期的效益"，姜亞春經理說。
整體來說，蔣先生的體會是："PKS基于知識共享，考慮操作人員與過程的互動比較多，可以有效對過程實施控制；在控制策略上，新添加的Profit Loop算法控制精確穩定，魯棒性更好，對我們幫助挺大；在操作界面方面，可視化性能強，操作員不容易產生疲勞感；報警功能有很大增強，操作員可以加入異常注釋等，便于以后的報警管理，查找事故；另外，PKS基于Windows架構，開放性與前代系統相比有很大改進。"
向管理要效益
新一代過程知識系統的采用，讓"向管理要效益"不再只是一句口號。
PKS系統的管控一體化優勢再次體現出來。基于霍尼韋爾的Uniformance數據平臺，濱化集團實現了企業范圍內的統一、開放、集成的一體化數據采集、存儲和管理。這一數據庫系統集成工廠所有的過程數據、經營管理數據并支持相關的應用。這種全公司范圍內的數據庫系統，為公司長遠的信息化建設建立了統一可靠的生產管理信息化基礎架構。
基于該數據庫平臺，霍尼韋爾首先面向用戶需求向上提供了操作管理應用，該操作管理應用系統地設定和傳遞操作計劃，監控工藝數據是否超過限度等。通過這套解決方案，濱化集團的工廠管理人員可以根據工業標準更好地理解操作性能，同時了解真實的操作邊界，使生產操作更加可靠性與靈活，有助于減少能源消耗，同時提高產率、保證產品一致性以及延長運行時間。
管理帶來的效益是不言而喻的。儀表車間主任張仁明說："不但可以通過高效的操作管理得到效益，更重要的是加強了操作人員的考核和管理。操作員的操作技能和工作面貌直接影響所生產產品的精度、純度等質量問題。通過操作上的量化指標，我們既可以將其與操作員的獎金績效掛鉤，又可以用事實說話，通過團隊之間的班組競賽激勵員工，并提升員工榮譽感。"
