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化工行业具有工厂规模大、系统种类多、工艺复杂度高以及能源和资源的消耗量大等特点。该行业为下游众多领域及化学品制造商提供基础原料，即便整体保持增长态势，仍面临激烈的市场竞争与严峻的成本定价双重压力。与此同时，该行业在效率、可持续性与灵活性方面的要求正变得愈发严苛。
端到端流程数字化可实现运行状态、能耗及物料流的全面透明化。基于此，可在全价值链各环节进行针对性的提效降本。同样，基于模块类型包（MTP）的模块化过程装置设计可实现柔性生产，同时加快工艺模块的集成与扩展速度。
倍福可为石化行业带来哪些优势？
- 适用于任意新建及现有过程装置的可扩展控制平台
- 基于 MTP 的模块化自动化解决方案助力实现柔性生产理念
- 通过冗余策略与预测性维护确保过程装置的高可用性
- 从现场到云端的端到端连接，可实现集中式诊断
- 能源数据的透明采集为智能优化提供数据支撑
我们针对化工装置自动化的技术
过程自动化控制系统
倍福依靠全面的模块化组件和深厚的跨行业专业知识，通过基于 PC 的控制技术打造开放式自动化系统。诸如 PLC、可视化、云连接、防爆、安全技术和测量技术等所有控制功能都集成在同一个平台上。针对大型化工装置，我们提供从防爆区 0/20 区直达云端的全链路通信综合解决方案，无论您是需要对新建过程装置进行自动化改造，还是对现有系统进行升级改造。
基于 PC 的控制技术可为石化行业带来的优势：
- 适用于所有过程技术和装置自动化的通用平台
- 将所有控制功能集成在同一个系统中
- 开放的硬件和软件接口，实现了高水平的互操作性
- 控制器和电缆冗余可提高过程装置的可靠性
- 基于 PC 的控制技术已在全球所有行业中得到广泛应用
化工行业的理想选择：开放式 EtherCAT 现场总线
EtherCAT 是一种通用、开放的高速现场总线，适用于 PLC、运动控制、传感器、测量技术和安全技术以及防爆等所有应用领域。有了 EtherCAT，仅需一种通信技术即可满足整台装置的通信需求，并能够从无所不包的 EtherCAT 架构的安全性和高性能中获益。基于 EtherCAT 的控制技术也可以用于集成第三方 EtherCAT 设备及其它现场总线系统。 EtherCAT 与 IP 网络完全隔离，无需任何修改即可以符合网络安全要求与标准规范的方式使用，例如，满足 CRA 标准中安全等级 2 的相关要求。
EtherCAT 可为石化行业带来的优势：
- 通过诊断功能快速排除故障
- 电缆冗余可提高过程装置的可靠性
- 灵活拓扑结构的落地实施
- 扩展距离技术用于实现分布式过程装置间的通信
- 远程 I/O 助力实现精益化系统接线
TwinCAT：面向石化行业的控制平台
倍福通过 TwinCAT 自动化软件提供了一个可用于控制化工装置的中央平台。除了 PLC 程序中传统的过程控制之外，用 C++、MATLAB® 和 Simulink® 编写的算法也可以在实时核中执行。基于 PC 的控制技术在过程自动化应用领域随着特定的过程技术协议和接口的广泛整合进一步得到了扩展。TwinCAT 支持 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等常用协议，可以涵盖流程行业的各个领域。
TwinCAT 针对化工行业的亮点：
- 控制器集成工业 4.0 及物联网应用
- TwinCAT MTP 助力实现模块化过程装置的自动化
- TwinCAT Controller Redundancy 可以提高过程装置的可靠性
- 通过分析功能实现全面的数据评估
- 支持 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等常用标准
我们针对过程装置的产品亮点
将 Ethernet-APL 现场设备连接至模块化 I/O 系统
当前，数字化浪潮正以席卷之势重塑石化行业，尤其是在过程装置诊断和监测领域。一般来说，过程装置的应用范围非常广泛，并具有一些特殊要求，而专门开发的 Ethernet-APL 协议可以通过长达 1000 米的电缆进行通信，传输速率最高可达 10 Mbit/s，可以很好地满足这些要求。
倍福将 Ethernet-APL 技术集成到端子模块产品系列中。ELX6233 结构紧凑，可与其它 EtherCAT 端子模块一起安装在控制柜中。每个 ELX6233 端子模块可连接 2 台 Ethernet-APL 现场设备。与 ELX 系列的所有 EtherCAT 端子模块一样，ELX6233 可以直接连接防爆区 0 区的本安型现场设备。
TwinCAT 助力实现模块化过程装置开发
借助模块化自动化解决方案，可以轻松灵活地实施和调整化工装置。模块类型包（MTP）实现了模块化的标准化。MTP 根据不同方面对各个模块进行描述，包括其接口和可执行服务。模块相关的信息存储在 MTP 文件中，然后导入到上位控制器中。这样能够高效地调试和互联不同厂商提供的模块。将 MTP 解决方案集成到 TwinCAT 中，简化了通过自动生成 PLC 编程所需的源代码和库的方式实现的过程装置模块自动化。
TwinCAT MTP 的优势：
- 自动生成和导出 MTP
- 高度可定制化，易于适配现有流程
- 具有符合 IEC 61131 标准的功能块库
- 无缝集成到 TwinCAT 开发环境中
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灵活实施 NOA 方案
NAMUR 开放式架构（NOA）旨在不影响现有自动化系统的情况下，轻松、安全地获取化工装置运行数据，以实现过程装置及设备的监测和优化。
倍福专门开发了一款 NOA 边缘设备，用于读取更高层级 M & O（监测和优化）的附加运行数据。边缘设备由一台紧凑型嵌入式控制器、具有 HART 功能的 EtherCAT 端子模块以及相应的 TwinCAT 项目组成，可直接安装在过程装置中。
根据不同的应用，也可以在现场设备中额外安装传感器进行状态监测。例如，这里使用的是防护等级高达 IP67 的 EtherCAT 端子盒，它们可以直接安装在现场，因而不会占用控制柜空间。
集成的控制器冗余提高了过程装置的可靠性
过程装置的可靠性在化工行业中发挥着重要作用，用户可以使用冗余架构防止单个控制组件出现故障，以进一步提高过程装置的可用性。TwinCAT Controller Redundancy 可用于实现冗余的控制器操作。
系统集成的软件解决方案能够将两台运行相同 PLC 程序的标准工业 PC 设置成为冗余控制器运行。两台控制器之间实时网络通信实现了所需的同步，由于使用的是标准以太网，因此无需使用专用的硬件组件。这样可以轻松确保，在任何时候两台工业 PC 中只有一台控制现场总线模块，并且两台配备相同数据库的工业 PC 同步执行控制程序。当某台控制器出现故障时，另一台控制器将接管操作，以防止过程装置停机和数据丢失。
面向化工行业的功能安全
我们通过将安全技术持续集成在自动化系统中，以满足过程控制技术领域日益严苛的要求。结构紧凑且采用模块化设计的 TwinSAFE 安全解决方案被无缝集成到控制平台中。通过集成式安全协议（Safety over EtherCAT）进行通信，且安全相关控制器采用模块化设计，因此在拓扑结构的选择方面具有极大的灵活性。
这些安全 I/O 构成了用于连接安全相关传感器和执行器的接口。得益于它们集成的逻辑，仅需单个紧凑型组件，即可将完整的安全控制系统整合到 EtherCAT 系统中。集成安全功能的 ELX 端子模块可实现最高适用于防爆区 0 区（含 0 区）的 TwinSAFE 安全功能。这意味着倍福丰富的 I/O 产品系列能为石化行业的各类应用提供匹配的模块。
石化行业的常见问题解答
通过在电厂、配电点及相关系统中部署远程终端单元（RTU），即可完成所需测量值的采集记录。它们的核心任务是将所有物理测量变量接入数字通信网络。为此，这类数据往往需要长距离传输。依托倍福的全系列自动化产品，可完成 RTU 的配置，实现所有相关测量变量的采集记录。采用 CX 系列嵌入式控制器、TwinCAT 自动化软件以及用于信号采集的 EtherCAT 端子模块。丰富的 I/O 产品谱系可实现现场所有电气和工艺信号的全面集成。
可通过 OPC UA、Modbus TCP 或 PROFINET 等标准接口轻松将倍福控制技术集成到现有的 DCS 系统中。TwinCAT 运行在工业 PC 上，通过上述协议提供过程数据与控制功能，而现场设备则通过 EtherCAT I/O 集成。边缘控制器可在不更换原有 DCS 的前提下，完成数据预处理、报警与配方数据交互，以及本地控制任务。倍福提供工业 PC、TwinCAT、EtherCAT I/O 以及所需的耦合器，保障集成过程快速可靠。
在化工与石化行业，市场对生产适配性、产品多样性以及合规适配能力的要求正持续提升。通过基于模块类型包（MTP）的模块化自动化方案，可以轻松灵活地实施和调整过程装置。那些多年来一成不变、缺乏灵活性的自动化系统正逐步被淘汰，退出历史舞台。MTP 支持：
- 最小化的过程装置工程设计意味着能够更快上市
- 通过统一的模块接口缩短维修时间
- 由于模块可重复使用，可进行小批量定制化生产
- 用数增放大代替耗时的尺度放大方式
- 统一的可视化界面外观
在现场层，传感器与执行器可通过 EtherCAT 这类现场总线实现高确定性通信，高频测量数据通过 OPC UA 或 MQTT 安全传输至云端系统。在边缘侧，工业 PC 完成原始数据的采集、过滤与上下文关联处理后，再将数据安全上传至云端，在云端以时间序列形式完成数据分析与可视化呈现。
我们的解决方案：基于 PC 的控制技术搭载 EtherCAT I/O，结合支持 OPC UA/MQTT 协议的 TwinCAT IoT 与 TwinCAT Analytics，可实现时间同步数据采集、边缘预处理与无缝云端集成。
状态监测可提前识别设备磨损与异常，避免因反应器、精馏塔或搅拌器轴承堵塞引发的非计划停机。这让维护工作可基于设备实际状态规划，比如振动升高时更换轴承、压降上升时进行清洁，从而有效延长设备运行时间。为此，倍福提供用于连接传感器的 EtherCAT I/O、搭载 TwinCAT Analytics 实现本地分析的控制平台，以及支持云端集成的 OPC UA/TwinCAT IoT。这些组件提供报警功能、趋势显示和自动触发功能，全面提升化工行业过程装置的可靠性。
