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案例 | 力控打造国产化计量仪表监控与诊断系统,助力天津石化信创建设

力控科技 2023-10-16
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天津石化原计量仪表数采系统应用国外数采软件架构,无法满足中石化对软件国产化的要求。原系统存在稳定性差,部分站点或仪表采集经常出现中断、数据不连续、刷新速度慢等情况,导致计量纠纷或交接损失;原系统不具备远程智能化监测诊断、预警报警等功能,分析判断还需人工操作,迫切需要打造新一代国产化计量仪表监控与诊断系统,满足智能化建设发展要求。




建设目标

根据天津石化实际生产运营情况、计量站的业务需求和“辅助决策”定位,按照“数据+平台+应用场景”的模式,实现感知层数据全面采集,突出“一张图总览”、“数据穿透”、“分级报警”、“智能诊断”、“机器代人出具专家意见”、“3D计量撬”等应用功能亮点。


系统功能架构图



一、综合大屏展示




实用的大屏分析展示功能,便于计量及调度领导实时掌握整体系统、仪表、管网实时运行状态汇总信息。综合可视化界面实时显示仪表位置、在线率、完好率、报警率,启停数量信息、重要介质管网检测率、主辅比对差率、实时报警信息,获取调度系统生产调整信息或当班人员手工录入生产运行动态及调整信息等内容。



二、流程图监测




按能源介质管网或物料工艺流程图进行展示。全流程贸易交接计量数据监测与诊断等,流程图中标注计量仪表和仪表类型,显示每台仪表实时运行状态和工艺参数,包括瞬时流量和累计流量等,可以灵活查看历史趋势,管网一级总量、二级分量、检测率,主辅比对差率,运行状态显示。用户可以灵活组态相关参数来实时统计不同状态表数量,可定制典型重点应用场景。



三、智能诊断




质量流量计:通过系统判断是否为团状流、流量管堵塞、流量管破裂、传感器不平衡、驱动增益不稳定等原因引起的故障,同时给出相应的处置意见。以驱动增益为例,质量流量计驱动增益的过高或者不稳定表示可能存在工况变化、传感器问题,要了解驱动增益是否过高或不稳定,必须收集故障状态下出现的驱动增益数据,将这些数据与正常运行中的驱动增益数据进行比较分析,根据差异分析,得出故障原因及处置意见。

超声流量计:对超声流量计声速、增益值、信号质量、信噪比和流速特性等关键信息实时监测诊断。以声速为例,声速分为绝对声速和相对声速,绝对声速比较指测量声速和理论声速的比较,通过系统内嵌算法,计算出相同工作条件下的理论声速,然后将测量得到的声速和理论声速相比较。根据两者的差异,分析是否存在气体组分波动、流量计、压力测量、温度测量或气体组分分析设备故障,以及换能器或流量计表中有沉积物、凝析物。相对声速比较是指各声道测量声速的比较,这种声速比较与气体组分无关,可以在流动状态下进行智能分析。

电磁、涡街、差压等根据不同原理设置不同监测模型,实现监测诊断。



四、智能报警管理




报警管理可以加强生产报警的分析能力,有效改善流程工业的安全生产及安全操作水平。针对无效报警、重复报警等报警问题进行详细的统计与分析,从而节省了操作员分析报警问题的时间,提高了报警管理的实时性和可靠性。报警管理可对各类型计量仪表报警进行统一集成与管理。可以应用专家系统推理机制进行诊断,找出故障发生的原因,并提供合理的操作建议。




五、数据检索及曲线图




系统可以快速检索实时历史数据,输入位号或关键信息,能够直接搜索到仪表实时历史数据信息,支持数据导出和历史曲线图查询、导出。可实现历史曲线多种展示模式,一次组态完成后随时可用,灵活增加曲线数量、曲线组合等模式。





六、3D计量撬展示







七、系统集成




系统具备标准化输出接口或数据共享接口,为上位管理系统提供数据集成服务,可以把计量仪表实时状态信息、仪表在线率、采集完好率、报警率、处理结果信息推送到上层应用系统;把系统产生的重要报警推送给上位管理系统,同时通过计量管理信息系统、MES系统等获取基础信息,用户维护一套台账,通过接口实现信息共享调用。“智慧计量数采与诊断系统”与其他系统集成包括:现场采集站、短信平台、质量流量计诊断系统、南港乙烯系统、实时数据库、中沙石化系统、计量管理信息系统、统一身份认证系统。





建设成果


1.项目通过对现场仪表总线、采集站、网络设备、服务器、客户端进行整体改造,规范仪表总线与网络架构,提升采集能力与稳定性,消除信息孤岛与安全隐患,为智能化监测诊断提供基础保障。


2.项目建立区别化监测诊断模型,实现仪表实时健康体检;结合大数据算法,实现计量KPI指标实时运算,公司级能源管网检测率监测诊断,物料主辅数据实时比对分析等,为生产经营提供更加及时精准的计量数据,避免经济损失。


3.项目按照中国石化信创工作要求,对服务器、操作系统、数据库、系统软件进行全面国产化适配。


4.系统与实时数据库、ODS数据仓库、计量管理信息系统、短信平台、统一身份认证等系统进行标准化集成,为上层应用系统提供数据支撑。


5.项目按照国家及中国石化等级保护要求,从网络、主机、数据、应用、物理等方面进行系统安全建设与加固,满足信息安全防护要求。









亮点产品应用

本次项目主要采用了力控跨平台组态软件ForceSCADA、力控国产实时数据库pSpace-Linux、力控云端综合可视化软件FSmartWorx及力控智慧化生产管控平台FinforWorx这四款产品。


NO.1


力控SCADA平台组态软件ForceSCADA


ForceSCADA是力控科技信创产品的重要组成部分,具备完全自主知识产权。软件的设计涵盖从现场监控站到调度中心,以分布式区域实时数据库为核心,实现生产设备数据的采集、存储、实时监控、历史数据查询、报警及趋势分析等功能应用。

产品特点:

1.跨平台应用能力:支持Linux 操作系统(Ubuntu、CentOS、银河麒麟、统信UOS等)


2.灵活构建分布式应用架构:自由构建单机、C/S、冗余等不同规模的项目应用


3.强大的数据采集能力:支持与主流PLC、电力设备及智能仪表等设备的通信


4.支持多种工业通信协议:支持OPC UA、Modbus、电力IEC101/102/103/104、MQTT等多种工业通信协议


5.大量电力套件:符合电力行业的操作规范,提供独立的保护设备定值管理、SOE报警事件管理模块


6.上千种图形元素:丰富的行业图库及功能组件如报表、趋势、报警等


7.工程统一部署和管理:实现跨越大型分布式网络部署的工程应用


8.完备的安全保护机制,保证生产过程的安全可靠

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NO.2


企业级实时历史数据库pSpace-Linux


信创生态分为IT基础设施、应用软件和IT安全三大环节,全国产化实时历史数据库pSpace-Linux属于国产产品技术生态体系的一部分,是数据库软件层面的重要一员。pSpace-Linux应用环境适配国产芯片和全国产操作系统,保留企业级实时历史数据库pSpace所有功能。同时,pSpace-Linux内保存的数据可应用到力控自有云端产品,通过SDK/API的形式实现数据的对外发布。

产品特点:

1.适配国产芯片:可适配鲲鹏、龙芯、飞腾、海光等国产芯片,支持X86架构


2.适配国产操作系统:可适配中标麒麟、银河麒麟、统信UOS、中科方德、优麒麟、CentOS、深度、凝思等


3.跨平台混合部署:核心组件和外围组件可按需应用到不同的操作系统中


4.多种二次开发接口:具备C API/ .NET API/ Java API/Web API/Python API/ODBC/JDBC等多种二次开发接口


5.分布式架构:灵活的分布式架构,支持在线组态和远程部署及管理


6.云部署、云集成、云计算

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NO.3


力控云端综合可视化平台FSmartWorx


FSmartWorx可接入国内外主流工业实时数据库,同时也支持关系数据库、时序数据库等业务数据。内置3D引擎,实现各类3D图形图像数据文件的读取,以满足各类虚实结合的可视化分析。前端设计采用可组态的模式,提供各类数据大屏可视化的行业模板,便于用户快速构建自主的工业SaaS级应用APP。

产品特点:

1.云端统一部署:支持多人在线编辑与查看


2.支持各种平台部署展示:实现部署无界限


3.支持原生HTML5无插件:支持跨平台、跨浏览器组态、查看


4.快速封装APP:支持响应式布局,方便手机端浏览


5.数据大屏可视化设计,实现企业管理驾驶舱


6.多租户、多用户登录设置,提供强大的安全保护机制


7.提供与力控产品及第三方系统对接的数据访问接口


8.完整的图形界面,采用插拔式组件设计模式,方便系统扩展


9.工业HMI可视化设计,提供丰富的工业图库


10.可视化对象设计,满足工业设备对象的快速开发


11.设备访问支持,快速集成视频、媒体技术、3D可视化技术

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NO.4


力控FinforWorx一体化管控平台


一体化生产管控平台FinforWorx采用微服务架构设计,支持各类工业应用APP的部署与管理。从架构上分为数据采集层、传输层、基础服务层、平台功能层、Web前端等,可实现南向数据互联互通、北向应用服务规划落地,促进工业化和信息化深度融合,构建强大的生产执行制造与调度指挥系统。


功能特点

1.云原生微服务架构,平台采用云原生微服务架构进行设计


2.支持跨平台部署,可运行于Windows、Linux等多种操作系统


3.支持移动端展示,包括Android、IOS等移动操作系统


4.支持全面的数据管理,包括实时数据库、时序数据库、关系数据库、图数据库、非关系型数据库


5.支持多人协同、组件化搭建系统,实现业务应用低代码组态式开发


6.支持多租户应用、单点登录


7.内置丰富的行业图库、图表模板,具有类Excel报表设计、多样化的数据分析展示工具,实现可视化流程组态及业务表单设计


8.具有灵活易用的多类型报警配置和强大的报警判断处理能力,支持移动应用、微信、钉钉、短信等多种报警推送提醒方式及统计查询功能


9.内置工作流引擎与表单交互式流程设计器,可组态化构建业务逻辑


10.基于Unity3D、UE5等技术,构建可视化3D虚拟场景,支持模型导入、编辑、动画数据连接,实现设备报警定位、场景漫游、设备拆解学习等


11.具有统一服务网关、标准的SQL语法,支持JDBC、ODBC、REST、WebSocket接口


12.支持视频信息、地理信息、气象信息、ERP等第三方企业信息系统全集成


13.强健的信息安全管理,支持访问权限控制、数据加密、网络安全等

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 石化化工事业部


石化化工事业部以力控科技自动化、信息化产品为底座,以业务需求为导向,不断完善石化化工领域的解决方案。丰富的解决方案涵盖实时数据库国产化、工控网络安全、MES、智慧计量、智慧仪表监控诊断、智慧油库及国产化SCADA系统等。





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