沙索荣获2005年度HART工厂奖
负责控制系统、仪表和电气的工程经理Johan Claassen负责监督通信和控制系统的实施，这些系统将成为两个新工厂的自动化数据生命线。这些工厂将由南非的Sasol溶剂、烯烃和表面活性剂公司建造，拥有大约10,000个I/O点。
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负责控制系统、仪表和电气的工程经理Johan Claassen负责监督通信和控制系统的实施，这些系统将成为两个新工厂的自动化数据生命线。这些工厂将由南非的Sasol溶剂、烯烃和表面活性剂公司建造，拥有大约10,000个I/O点。Claassen最初的设想是实现一种控制系统和相应的现场仪表，该系统具有在停机前预测故障的智能。这一最初的愿景最终使他在公司的化工厂安装了具有hart功能的智能设备，并通过使用该技术节省了大量资金。
Claassen估计，新系统每年为Sasol节省约650万南非兰特(100万美元)。“我们大大超出了我的预期。我本来希望能省下两三百万兰特。”他说。然而，Claassen认为这个数字是保守的，因为许多好处很难或不可能量化。
对于sasol来说，这个故事还有另一个令人满意的部分——这个实现为公司赢得了2005年HART年度工厂奖。
HART传播基金会执行董事Ron Helson表示，Claassen和Sasol的研究结果是可以实现的。他说:“他们真的打破了常规，为充分利用智能仪器的潜力树立了榜样。”
然而，为了完成这个大项目，克拉森遇到了许多障碍，他要与不成熟的技术作斗争，还要克服有时持怀疑态度的管理层的反对。
开辟新天地
2000年，克拉森重新拾起他的水晶球，开始展望未来。他这么做不是因为新千年。相反，他之所以进入预测行业，是因为Sasol是一家拥有大量化工利益的综合性油气公司，需要扩张。
为了满足这一需求，沙索将在接下来的几年里，为该公司的油漆和油墨行业的客户建造一座每年能生产15万吨溶剂的丁醇工厂。该公司还将建设一个丙烯酸和丙烯酸酯项目，最终将供应约12.5万吨产品。由于这些项目，两家工厂将在该公司位于萨索尔堡(Sasolburg)综合体附近的空地上拔地而起。萨索尔堡是位于开普敦和约翰内斯堡之间的一个小镇，50年前，萨索尔就是在这里起家的。
克拉森于1995年加入公司，拥有比勒陀利亚大学(University of Pretoria)的控制系统工程学位，他专注于为新工厂设计的自动化和控制系统。他对这些系统有自己的计划，尽管他没有多少团队来帮助他推动他的想法。他回忆道:“团队由两个人组成——我和Sasol的一名技术工程师——我们的愿景是实现一个控制系统和现场仪器，它具有智能，可以在故障导致工厂停机之前预测故障。”
团队开始寻找解决方案，研究各种技术方案。它还研究了不同的分布式控制系统(DCS)来提供所需的功能。
但克拉森不能从零开始。新工厂的自动化和控制系统必须考虑到沙索现有的关系和安装的技术。在此基础上，基于HART的仪器和HART I/O具有优势。沙索已经在沙索溶剂集团的其他工厂有限地安装了HART仪器和系统。此外，Claassen指出，通信协议提供了另一个好处。
HART具有普通4-20mA的优点，每个现场设备只有一对线。Sasol对新工厂的设计规范就是围绕这一点制定的，”他说。
寻找成功
改用另一种工业通信协议将迫使该公司在建造新设施之前更新设计规范。但克拉森准备走这条路，因为他觉得新技术必须成为新设施的一部分。
| 安装在Sasol工厂的HART多路复用器收集诊断信息。 |
其他人则不那么肯定。2001年，该小组提出了一个包括HART、基金会现场总线和一个新的DCS的控制系统的建议，并提交给Sasol董事会，但该方法被拒绝了。失望的克拉森和他的团队继续计划。“我们必须充分利用这种情况。董事会的一些观点是有道理的，我们必须尊重它，”他说。
其中一些争论涉及时机和风险。董事会在2001年年中批准了一项价值2亿美元的丁醇项目，并迅速跟进，于2002年底完成。这种方法涉及采用两种新技术——一种用于DCS，另一种用于通信协议——这似乎太困难了，失败的可能性也太高了。
Claassen的团队重新设计了他们的想法，专注于将HART与Sasol在此项目之前合作过的供应商的DCS一起实现。当这个想法被提交给董事会时，克拉森得到了合并的批准。
当时的一个问题是，这家特定的供应商没有提供集成的HART I/O解决方案，这意味着Sasol无法利用该技术的诊断功能。因此，该集团决定采用竞争对手供应商的设备管理软件，使用多路复用器从现场设备中剥离诊断信息。该解决方案需要使用OPC进行通信，并开发诊断位提取工具来处理硬件和软件之间的流量。
解除警报
2003年丁醇工厂建成投产时，克拉森满怀希望地认为，他已经找到了理想的自动化和通信解决方案。然而，随着时间的推移，他的乐观情绪逐渐消退。工厂中的部分通信装置涉及发送信号以指示仪器中存在的诊断错误。操作员就会收到警报，提醒他注意这个问题。不幸的是，操作员和工程师每分钟收到10个警报，其中许多都不是操作员可以影响的事情。因此，这些警告基本上被忽视了。
由于这种令人担忧的情况，Sasol团队在2004年改变了方法，实现了一个在硬件和软件上使用同一供应商的解决方案。该公司还启动了一个警报管理项目，并改变了与维护相关的警报理念，这意味着操作员只会看到那些他们可以采取措施的警报。Claassen报告说，今天，操作员看到的警报数量已经减少了10倍以上，而这只是升级的开始。
他表示:“随着情况的改善，我们将开始培训作业人员在我们的资产管理软件上进行一线故障查找。”
报警理念的改变与丙烯酸和丙烯酸酯设施的完成以及当前建筑项目的完成同时发生。目前，Sasol使用了大约4000台HART仪器和大约400台FOUNDATION现场总线设备。该组合包括多路复用器、关闭和控制阀、压力和温度变送器。Claassen将这些仪器中的智能和诊断功能用于预测性维护策略、根本原因分析和故障树分析。
| HART数据从智能仪器采集，通过HART灵活接口和RS-485从I/O传输到操作站，传输到过程控制系统和资产管理操作站。 |
通过使用控制阀的诊断功能，他的团队确定了应该拆除哪些阀门，目标是350个阀门中的40个，节省了100多万兰特。他们还发现了故障或优化不佳的阀门定位器，估计节省了200万兰特。
新系统也有难以量化的优势。Claassen回忆说，在安装了最新的资产管理门户软件后，丙烯酸工厂在2005年9月按计划关闭了。通过资产管理门户，Claassen和他的团队可以在重新启动工厂之前向生产部门提供所有现场仪表和控制阀的最新健康状态。这在以前是不可能的，因为在停工期间不容易判断质量保证和质量控制任务完成得如何。多亏了这项新技术，克拉森能够比以前更快地给出答案。
“在不到五分钟的时间里，我就可以让我的生产部门启动工厂。在我们有HART和新的软件包之前，做到这一点是非常困难的。你必须依靠你的人给你的信息，”他说。
完善项目
就像任何新的控制或自动化装置一样，在工程师的眼中，新技术和新设置还不是完美的，而工程师的愿景是利用它们来实现的。Claassen指出了两个缺点:并非所有的仪器都是平等的，因此，从hart兼容设备获得的诊断信息可能差异很大;而且，在1200个基点的通信速率下，每秒只允许大约两个事务——远低于Claassen希望看到的数字。
然而，Claassen已经在开发解决这些缺点的方法。第一个问题是通过事先仔细的工作来解决，以确保仪器满足沙索的需求。那些没有做到这一点的公司将被从允许购买的清单中删除。HART的Helson认为，数据速率问题部分是由市场驱动的。原始数据速率提高8倍的规格已经到位，但除非市场有需求，否则供应商不会提供这样的设备。Claassen认为，Sasol计划中的软件变更将提高沟通速度。
通过使用智能仪器获得的结果非常令人鼓舞，因此Sasol计划在未来几年内在公司的其他工厂部署类似的系统。
有关该项目的进一步信息，请联系Johan Claassenjohan.claasen2@sasol.com
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