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   1. 項目背景介紹

    鄂爾多斯市匯達液化天然氣有限責任公司日產30×104Nm3液化天然氣項目是全撬裝化、工藝技術先進、自動化系統集成度極高的LNG工廠。也是目前國內首家采用FF基金會總線技術的LNG工廠。

   2. 項目目標與原則

    采用美國Salof公司的混合制冷工藝專利——Kryopak-SCMR，即單循環混合制冷工藝專利技術，特殊設計冷箱，其內部工藝參數點設置壓力、溫度、流量監測，整個冷箱處于“可視化” 、“透明”狀態；換熱器（BAHX）流道特殊設計，當原料氣組分發生變化時，控制系統根據各點壓力、溫度、流量檢測值，自動分配換熱器各溫區流道制冷劑蒸發量、自動匹配原料氣液化溫度曲線，保證制冷劑與原料氣之間的傳熱效率高，自動適應原料氣組分的變化，確保單位能耗和裝置產能指標穩定。通過各子系統有機配合，實現工廠安全、連續、高效生產。

   3. 項目實施與應用情況詳細介紹（詳細介紹推薦項目的規劃、實施與應用的詳細情況，突出項目創新性、重點與難點問題及解決思路等。）

    控制系統采用就地控制和中控室相結合的原則。主要由DCS（集散型控制系統）、SIS（緊急切斷系統）、 FGS（火災和可燃氣體檢測報警系統）、電氣控制系統（ECS）組成，并通過工業以太網與中央控制室上位計算機管理控制系統連接。全站所有的檢測點信號傳入控制系統，重要工藝參數的顯示、控制、報警以及各機組的邏輯聯鎖保護控制均由DCS系統完成，實現在中控室對全站進行集中控制和管理。

? 集散型控制系統(DCS)

     本項目選擇艾默生公司以基金會現場總線技術為基礎的PlantWeb數字化工廠自動化結構，包括控制系統、智能現場設備及智能設備管理軟件，該自動化方案主要包括：
 

1. DeltaV™ 過程自動化系統；
2. 智能設備管理軟件AMS Suite™；
3. 羅斯蒙特（Rosemount®）壓力和溫度變送器(FF)；
4. 費希爾（Fisher®）閥門和數字閥門定位器DVC6000F（FF）；
5. GE（ PanaFlow®）整體超聲波流量計；
6. 麥格萊丘（Magnetrol®）總線液位變送器（FF）；
7. 福斯（FlowServe®） Buswith總線控制單元（FF）；
8. 羅斯蒙特（Rosemount®）848T及H1 Carrier總線轉換器（FF）；
9. 圖爾克(Turck®）總線接線盒及快速接插頭；

? 安全儀表系統(SIS)

     安全儀表系統(SIS, Safety Instrumented System)是指包括傳感器、邏輯控制器和最終執行元件，按照一定的整體性安全度等級(SIL, Safety Integrity Level)能實現一個或多個安全功能(SIF，Safety Instrumented Function)的系統。它是生產過程中的一種自動安全保護系統，能對石LNG生產過程中可能發生的危險(超出安全限定)及不采取措施會繼續惡化的狀態進行及時地響應和保護，使其進入預定的安全停車狀態，從而保證人員、設備、生產和裝置的安全。

     DeltaV SIS與DeltaV BPCS, 集成但又完全獨立。傳統的系統要對每一個需要在人機界面顯示的數據進行通訊并手動的組態，需要占用大量的工程時間。DeltaV提供了簡單易用的組態工具既用于控制也用于安全，避免了兩方都需要獨立組態，然后還要進行數據通訊的復雜步驟。這一點也體現在了本項目當中。由于這是一個系統替換項目，工期特別緊張。通過簡單易用的組態工具，工程師瀏覽引用到他所需要的位號和參數，就像在DeltaV里所做的動作一模一樣，根本就不再需要費時費力的進行SIS 和BPCS之間位號映射工作，也不需要進行任何諸于OPC或者其它的串行通訊的設置。另外，所有的SIS數據對BPCS來說都是可用并可直接引用的，充分滿足了一個流程畫面上對BPCS包括SIS數據同時顯示的功能
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    火災和可燃氣體系統(FGS)

     火焰和可燃氣體檢測系統（FGS）是獨立一套系統。由火焰探測器、可燃氣體探測器、防爆手動按鈕、火災報警控制器、防爆聲光報警及其他附件等設備組成。

     當發生氣體泄漏或火災時，安裝在現場危險區域的可燃氣體、火災探測器首先將報警信號（開關量DI）輸出給SIS系統，同時現場的防爆手報報警信號（開關量DI）也直接給SIS系統，并自動觸發現場聲光報警器，向巡檢人員發出報警；FGS系統通過“總線”與DCS（Modbus或同等規格）進行通訊，將中繼系統狀況和警報發送回DeltaV控制系統，這些都可以從任一DeltaV操作工作站上查看，通過中央控制室的操作站DCS發出有針對性的報警，提醒操作人員采取相應措施，同時在DCS系統上可以組態的反映出全廠的火氣平面布置圖，并實時顯示火氣報警點的情況。

? 電氣控制系統（ECS）

     電氣控制系統（ECS）特別考慮到安裝時間和成本，對裝置工藝過程進行了優化設計。ECS被劃分為三個主要區域：控制室，MCC室和裝置/撬塊區。MCC室裝備有電氣控制系統的核心部件，由所有的MCC設備、配電設備、DCS處理器、I/O柜以及所有其它的各種ECS設備組成。所有的現場“標準型”或“智能型”I/O將從主DeltaV柜開始進行分配。由于大部分現場/撬塊I/O為FF(基金會現場總線)配置，主電纜將現場安裝在Delta V柜和撬塊接點/模塊結構之間。FF(基金會現場總線)的諸多優勢之一是分段電纜接線端便于安裝。在同一建筑的另一房間內另有一臺操作員工作站，用于在啟動和/或維護期間進行本地操作員控制。為方便現場安裝，MCC室內所有設備將在發貨前完成預安裝和檢測。
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     在線氣相色譜分析儀系統(GC)

     GC的控制器安放在有關生產裝置的控制外站內，它除了通過雙冗余Modbus串行鏈接與DCS通信之外，還通過儀表局域網連接到設置在中央控制室(CCR)工程師室內(或維修大樓內)的GC工程師站中，從而使得組態設計功能可在CCR工程師室內(或維修大樓內)執行，并能訪問GC網絡上所有的氣相色譜儀，用于數據的采集、診斷、校準等。

 ? 資產管理系統AMS

    DCS系統配置了一臺AMS應用工作站，收集FF總線現場設備和SIS系統的現場儀表的資產管理信息。AMS系統能診斷現場設備的各種故障信息，并能對現場設備進行組態。

     4. 效益分析

     鄂爾多斯市匯達液化天然氣有限責任公司日產30×104Nm3液化天然氣項目控制系統是國內第一個應用FF總線設備的LNG控制系統，總線技術的應用減少了電纜鋪設、安裝時間和設備故障，提高了設備控制的精度及可靠性，其成功運行對于將FF總線技術應用于LNG工廠具有借鑒意義，同時也為實現全廠的全面數字化生產和管理進行了有益的探索。

（1）節省了大量的控制電纜以及電纜鋪設、校對的人力成本，縮短了安裝周期；根據統計，使用總線方式比使用普通IO接線方式能夠節省電纜75%以上，電纜數量的大量減少及全撬裝也直接減少了安裝時間。

（2）采用總線接口模件節省了大量的普通IO卡件；每條FF總線最多可以掛接16個FF總線設備，同時一臺智能設備又可以傳輸多個變量，因此使用總線方式后節省了大量的普通IO卡件。

（3）采用了數字傳輸方式，提高了信號的抗干擾能力，同時總線方式具有較高的精確性；總線方式采用的是數字信號傳輸，克服了模/數和數/模的轉換誤差。

（4）由于電纜及接線端子大量減少，減少了設備的故障率；

（5）AMS智能設備管理軟件具有故障診斷功能，減少了設備維護成本和非正常停運時間；

（6）操作及維護人員可以得到更多關于設備的信息；總線方式將更多的設備信息傳輸到DCS系統中，通過智能管理軟件可以對這些信息進行分析，從而為運行或維護人員提供更及時、有效的信息。

（7）依托先進儀表的穩定性，控制系統的自適應控制，極大的節約了工廠能耗和原材料消耗。據估算，工廠一年能節約近1500萬的生產成本。