当传统的控制系统已经不能满足生产企业劳动力改进和效益提高的要求时，用户很自然地会去寻找一种可以扩展传统功能的控制系统。2004年，扩展的自动化系统800xA横空出世。

　　自推出以来，来自全球广泛行业的众多新老客户先后选购了6000余套ABB 800xA系统，这既包括全新的系统安装，也涵盖已有的ABB自动化系统升级为800xA。ABB控制系统亚太区中国部经理曾硕巍介绍说：“目前，800xA系统的应用领域涵盖包括石油及天然气、石化、化工、生物制药、制浆造纸、冶金及有色金属、水泥、矿山、发电、太阳能、垃圾焚烧、生物乙醇等在内的广泛工业领域。随着越来越多的国内用户在‘增效节能’上需求愈加强劲，ABB系统800xA所提倡的‘一体化的过程和电力自动化’以及‘协同’的理念和实践，将会得到更多用户的认可和接纳。我们十分看好系统800xA在中国市场的发展前景。”

　　2004年，ABB选择了中国作为系统800xA全球推广的第一站，正是因为中国市场已经逐渐成为全球经济一体化高速进程中的主力军。作为曾经深入参与系统800xA研发，并且是系统800xA全球第一站推广团队的一员，曾经理显得很激动：“我很欣喜地看到中国市场的蓬勃发展与日趋成熟。越来越多的国内用户开始从系统的整个生命周期来考虑运营成本，从一个更宏观和系统的角度考虑自动化与电气的关系，他们看重的是更快的周转速度、更强的用户定制、更小的生产批量与更低的总体成本。特别是在各种场合听到行业用户的良好反馈时，我都觉得当时的付出是值得的，这种认可对我们来说是最好的回馈。”

　　如果说整个工业领域的进化与升级是一项繁冗、浩大的工程，那么ABB更像是一位默默无闻的奠基者。首次将过程自动化与电力自动化合二为一，实现完善的电气集成；首次引入高完整性安全系统，将一体化方案推向一个新高度；首次将基金会现场总线（FOUNDATION Fieldbus）的全面网络结构（FF H1低速网段及FF HSE 高速以太网）引入实时过程控制；首次将IEC 61850标准融入DCS系统，促进变电站设备的无缝集成——ABB系统800xA中融入了太多的“第一次”。可以说，ABB的创新精神在这一产品中发挥到了极致。尽管ABB在国际标准的制定、产品的研发以及新技术的探索等方面不遗余力，但行事低调的风格却彰显了这一国际大品牌的可贵品质——睿智实干，但不张扬。

　　2010年7月13日，系统800xA推出了其最新版本。新版本进一步提升了系统的整体性能和可用性，同时大大减少了物理足迹，提高了操作员的效率，使用更为简单，实现与智能设备和电气系统更深层次的集成。这预示着ABB又一次站在了行业的前端，她以前瞻的视角与敏锐的市场洞察力，继续引领着工业领域的发展进程，同时将“集成的力量”的精髓展现得更加淋漓尽致。

　　新版本发布——凸显集成的力量

　　在2010年9月6日开幕的第21届多国仪器仪表学术会议暨展览会（MICONNEX 2010）上，ABB集团携旗下开放式控制系统、测量（常规及过程分析仪器仪表）及低压控制产品等部门联袂参加，并于展会同期举办了主题为“ABB应用于流程工业的产品、系统和解决方案”的技术交流会，深入展示了完善的测量与控制产品的供应能力和在流程工业领域强大的系统集成能力。其中，系统800xA最新的5.1版本在此次展会上重装亮相、大放异彩，并荣获中国仪器仪表学会颁发的“2010年度科学技术优秀产品奖”。

　　据曾经理介绍，新推出的系统800xA升级版本更加注重“以人为本”，更加人性化的理念被融入其中。在提高操作员效率方面，强化了如报警分析等先进报警管理功能，同时，新增点控功能，促进操作员协作，引入快照报告，改进工厂状态信息的可视性；在优化海量数据处理流程方面，全面更新了批量程序编辑工具，并引进了任务分析工具和详细的差异报告；在增强系统可维护性方面，引入了以客户为中心的“系统管理主控台”和“安全性更新工具”，优化系统安全运行。

　　在对现场总线的支持方面，ABB的眼光永远是长远且开放的。新版本在对现有种类业已丰富的现场总线的支持基础上（如HART、 FOUNDATION Fieldbus、Profibus、Modbus TCP、Drivebus等），新增了对PROFINET、DeviceNet（EtherNet/IP）和WirelessHART的集成，同时提升了对IEC 61850集成功能的支持，给用户充分的选择自由。曾经理认为，给予用户选择总线技术的自由是ABB历来坚持的原则，这充分反映了ABB对于用户多样化需求的重视。他说：“对ABB而言，现场总线永远只是解决问题的手段，而非目的。ABB更关注于为客户提供高效增值的解决方案确，这可能需要多种手段或它们的组合。所以当用户面临现场总线选择的时候，ABB能基于用户对于总线技术的期望值、预算和实际需求，结合多年来积累的深厚专业技术和行业经验，协助用户找出满足其最终需求的解决方案。”此外，新版本中还为AC 800M控制器引入了性能更为强大的CPU模块，其主频可达450Mhz，内存可达256M。这大大加速了系统的运行能力，改进用户效率的同时，提高了生产力。

　　作为技术领先、性能卓越的自动化平台，系统800xA促进协作、提高操作员的效率、实现无缝的控制解决方案，并通过集成各种独立的系统、应用、信息或现场总线以及控制器平台，提供灵活的升级途径。此次升级版本的推出，为用户提高效率的同时，也更加凸显出其强大的集成能力。

　　首开先河——电气集成与开放标准完美融合

　　一般来讲，由于组织结构、技术以及历史的原因, 同一工厂内用于过程自动化与电力自动化的系统是相对独立、彼此分离的，与保护及控制智能电子设备（IED）的交流通常采用硬接线或串行接口的方式。由于需要大量布线和现存的大量通信协议，带宽和成本效益受到严重制约。另外，多系统带来的是多个数据库、多个工程工具、不同的操作员站，以及更多的系统管理和维护工作。在今天，对于许多工业工厂与发电厂来说，这确实是一个实实在在的障碍，为此需要付出高昂的代价，而电气集成正是解决这一问题的“良药”。系统800xA正是在这一需求下，通过其完善而强大的集成功能，有效地促进工厂的过程与电力自动化，使过程仪表、过程电气（如低压马达控制中心MCC、电机控制器、变频传动等）、变电站自动化及电力管理（PMS）等实现真正的一体化，这就意味着用户仅需要一套单一的系统，便可实现对工程、操作及维修的管理。这有助于全面推进对工厂各类设备的高效管理和资产优化，促进系统和部门之间的协同合作。

　　IEC 61850标准于2004年首度发布，被公认是变电站自动化领域的全球通信标准。系统800xA完全支持这一全球开放的标准，这在业内首开先河。“凭借强大的电气集成技术与IEC 61850标准的以太网通信解决方案，用户大大减少了硬接线通信及复杂的软件网关，降低了投资成本。”曾经理评价道。

　　节能增效——优化能源使用

　　目前，“节能增效”已经成为许多厂商在竞争中的“杀手锏”。曾经理谈道：“作为全球增效节能技术的领导厂商，ABB从一次能源的开采、传输，到电厂的发电、电力输配，以及到最终用户的整个能源价值链的每个环节都有相应的产品、系统、解决方案和配套服务, 能把整个能源价值链的使用效率提高20%～30%，而不是简单地把‘节能增效’当做宣传的噱头。ABB中国在2005年成立了节能中心，通过体系化的节能增效措施，积极推动中国的可持续发展。”

　　节能增效离不开先进的电力和自动化技术，系统800xA可用于能源价值链的多个环节。利用其强大的一体化的过程及电力自动化能力，并结合ABB先进而丰富的CPM（协同生产管理）解决方案，在提高工厂整体运营的可视性和生产效率的同时，可有效降低能源成本和温室气体排放。当结合使用ABB先进的变频传动和高效电机技术时，节能效果尤为快捷显著。这样的一体化解决方案，为用户提供了节能增效的广阔空间。

　　在发电行业，几乎所有设备都需要使用变频传动及软启动器；冶金行业中，炼钢高炉需要大量使用重型风机，轧机则需要使用传动和电机；制浆和造纸行业需要传动和电机来驱动大型机器；石油和天然气行业需要泵和压缩机……，几乎所有的加工工业都要使用大量的低压及中压设备。如何确保电力供应，同时降低能源成本和温室气体排放是行业用户的共同目标。系统800xA对过程电气的集成，可提供智能电机的控制和高完整性解决方案，为运营商带来广泛的收益。

　　曾经理介绍说：“电机、传动与开关柜的集成方式要与环保的要求一致，比如对流程速度更精确的控制提高产品的产量与质量，同时，更好的速度控制可以将机械磨损最小化，并将在启动时由于负荷过高而导致的网络风险降到最低。”另外，一体化的低压开关柜与智能电机控制器可以与系统800xA进行完美集成，简化规划、储存于服务的同时，也为系统集成商和终端用户提供了诸多便利。

　　首创的一体化安全系统

　　——始终为用户保驾护航

　　提到ABB的安全系统，不得不提到两个重要的年份：1979年，ABB为在欧洲北海进行油气开发的MOBIL Exploration（现在的ExxonMobil）公司提供了第一款可编程安全控制系统——Safeguard 700；1984年，ABB向挪威国家石油公司（Statoil）的Gulfaks A海上平台提供了世界上第一套集过程控制和安全于一体的自动化系统，基于MasterPiece 2x0技术——一体化的安全解决方案就此步入了自动化的殿堂，ABB安全产品的开发也一直遵循一体化的原则。ABB这一独树一帜并被历史证明具有高度前瞻性的理念和实践，在20年之后也逐渐为其他主流的自动化厂商所认同，并将其应用到各自的自动化解决方案中。在ABB安全系统30余年的发展史中，我们也见证了数代以一系列技术创新为特征的ABB安全系统的引入：从双重模块化冗余的Safeguard（RDA）系统、三重模块化冗余的Plantguard（TMR）系统，到最新模块化、基于“内置的多样化技术”的800xA高完整性安全仪表系统，其冗余配置可满足特定项目对四重化（Quad）结构系统的要求。随着800xA高完整性安全仪表系统的推出，ABB将“一体化安全”诠释得更加完美。

　　自1979年，ABB公司受命为北海Statfjord B海洋石油平台提供第一套可编程紧急停车系统以来，ABB公司30余年来一直走在安全系统开发与实际工程项目交付的最前沿。目前，ABB最新一代的安全仪表系统——通过SIL3认证的800xA高完整性系统已经成为系统800xA的重要有机组成部分，其独有的“内置的多样化技术”可有效地根除硬件冗余设计常见的“共因失效”，并极大地降低“系统失效”，继续引领着安全技术发展和一体化的潮流。曾经理同时指出，基于海洋般深远的经验和丰富的安全产品、系统及服务，ABB可为用户提供最适合的安全解决方案。

　　据了解，自2007年开始，ABB逐步在全球选定的安全执行中心（SEC）主动推广和实施经第三方权威机构任证，符合IEC 61508/IEC 61511标准的功能管理系统（FSMS），规范安全项目的执行，确保工程质量。截至今年第一季度，已有8个中心通过德国TüV莱茵的认证并取得证书，其数量之多、范围之广、投入之大，居世界首位。在将来，该数量有望达到20个之多。这一全球性的团队包含超过500名获得TüV认证和ABB技术认证的安全工程师，这是目前其他厂家无可比拟的。曾经理介绍说：“这些中心为各地客户提供安全仪表系统设计、工程和项目执行所需的地方资源，以及当地安全标准专家和技术专家。”ABB对于功能安全的重视程度可见一斑。

　　系统800xA在ABB百年专业技术的润泽下，已经迅速成长为工业领域进化的“助推者”。在引领控制系统技术趋势的同时，为用户带来的是更为高效的高完整性自动化解决方案。我们有理由相信，ABB将在未来继续叩响工业领域的进化之门，因为这既是ABB公司对于“在进化中提升”承诺的兑现，更将成为工业领域划时代的里程碑。

　　炼油厂电气设备系统集成

　　ABB过程自动化   Antonio Carvalho  Johan Hansson

　　使用800xA系统和IEC 61850标准为炼油厂提供现代化电气集成解决方案

　　对任何行业来说，确保一个独立可靠的能源供应至关重要，管理和控制能源供应和管控其它任何关键流程的参数同样重要。将电气控制系统集成到流程控制系统中，允许在工程设计、维护和运行操作领域执行单一策略，可提高生产率和可用性。

　　ABB以其屡获殊荣的800xA扩展型自动化系统，在电气设备集成领域处于领先地位，它利用全球性的IEC 61850变电站设备控制和保护标准，使该系统能够与智能电气设备相集成。基于现代技术，采用全球性的标准可降低安装和运行成本，并提高资产管理能力。

　　ABB正向Petrobras公司的12个巴西炼油厂提供9套基于800xA系统的流程控制和电力管理系统，将炼油厂产量提高40%。本文将介绍Petrobras的REPAR炼油厂项目。

　　电气设备的系统集成并非新的概念。多年来，中、低和高压设备早已纳入流程控制系统（PCSs）中。从传统意义上来说，这类为流程自动化和配电服务的系统，在同一工厂中是分离的，要通过大量的硬件接口进行连接。受制于电缆布线和工程成本，传统方式下的带宽有限，且成本效益不高。使用智能电气设备（IEDs）和串行接口，可以充分利用电气系统的更多信息。今天，这种方法已在工业和发电应用领域中得到普遍利用。

　　变电站自动化系统中使用了大量的协议和标准，其中包括IEC 60870-5-10x、DNP 3.0、Modbus和各种传统协议。多种接口需要各种各样的工程工具、协议转换器及网关，因此增加了硬件、维护及工程成本，出现了在逐个项目甚至逐个装置上实施各种方案的情况。图1所示情况表明：电气和流程控制系统之间，可通过不同的串行协议以及一个硬件接口与IEDs进行通信。

　　IEC 61850

　　2004年推行的全球性IEC 61850变电站自动化标准，在简化IEDs的集成方面向前迈进了一大步。该标准确保了各装置间的互操作性，可替代变电站自动化领域中所有协议。

　　IEC 61850标准的核心包括一套完整的IED目标导向模型及其数据和所支持的通信服务。在建模时，各类型和各品牌应与IEC 61850标准一致并符合IEDs的形式。如资料库1所示，通过使用一种共同的、以XML为基础的变电站配置描述语言（SCL），可以进一步支持互操作性。

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　　将IEC 61850融入800xA系统

　　ABB的800xA系统是目前市场上第一套支持IEC 61850的流程控制系统，具体执行方式如图2所示。其纵向通信（采用全套MMS堆栈）和横向通信（采用GOOSE，即面向通用目标的变电站事件）都可获得支持。

　　通过一个采用IEC 61850的OPC服务器，可以进行纵向集成，该服务器可以正常的OPC数据项目形式，将MMS数据传送给800xA系统。也就是说，800xA系统可以直接存取全部所选择的IED数据，例如电流和电压测量值、工作状态、连锁情况、计时报警和各个事件，也可向IEDs发出开启或关闭指令。所有的800xA系统都具有显示功能，例如显示可自由配置的图像、面板、报警和事件清单以及重现功能。而且IED参数的读写可远距离操控，正如干扰记录文件那样，可以传输给800xA系统。

　　横向部分的集成通过GOOSE通信的AC 800M控制器得以实现。采用一个IEC 61850接口装备AC 800M，就有可能与同一个IEC 61850网络上的其它IEDs实时横向通信，例如快速卸载信号、联锁，甚至在控制器应用方面所需要的模拟数值。

　　利用纵向和横向通信，采用最新的现代化技术配备800xA系统按照全球性标准与IECs进行通信，这意味着变电站设备已实现了无缝集成，单系统解决方案可实现真正集成的流程和电力自动化。主要好处如下：

　　一个用户接口，确保了数据显示、数据访问和操作程序的一致性，大幅提高操作员的工作效率；

　　数据被记录和归档到单一的数据库中，有利于更快的分析误差和识别工厂范围内各事件的发生顺序；

　　由于零配件较少且培训量不大，因此业主所花费的成本较低，但需要系统的管理和文件；

　　利用电气诊断数据，并与计算机化维护管理系统（CMMS）相连接，增强了资产管理能力。

　　ABB的800xA系统是目前市场上支持IEC 61850的第一款流程控制系统

　　Petrobras的电力管理

　　如资料库2、3所示，ABB在Petrobras的炼油厂建有大量的电力管理系统。在巴西Petrobras所属的12家炼油厂中，ABB已经在其中9家安装了PMS系统，7家安装了流程控制系统。

　　三年前，作为战略发展计划的一部分，Petrobras决定投入大量资金，重点在柴油和汽油生产领域，通过增加新的生产装置和提高炼油厂现有生产单元的现代化水平，来提高生产率和产品质量。2008年2月，Petrobras与ABB签订了一个框架协议，由ABB提供PMS和PCS系统。该协议的合同金额高达6100万美元，包括提供硬件、软件和技术服务，还包括专业培训。按照合同规定，预期将在9家炼油厂中执行70个项目。事实上，ABB已经在那里安装了大量的设备。

　　这项现代化计划的规模非常庞大。除了兴建新的水处理、烹饪、脱硫和其它流程设施之外，Petrobras还在建设50个新的变电站，并采用IEC 61850提高其它40个变电站的现代化水平。

　　ABB的800xA系统非常适合这类大型工厂项目：除了可以成为一系列流程工业中领先的自动化平台之外，它还具有独特的能力，将流程、电气和安全系统集成为一个单一的系统。

　　此外，它可以确保炼油厂操作人员从一个单一界面监控这些系统，并运行流程控制系统中的电力管理应用软件和IEC 61850的智能变电站。

　　这样的集成系统与非集成系统相比，操作和成本效益十分巨大，其中包括全部自动化系统和电力资产的进一步优化、工程简化、维护简易化、能源效率提高以及初期投入下降。

　　Petrobras计划在操作、维护、培训、优化和质量控制中进一步理顺流程，800xA系统则可以支持改善数据和资源。

　　REPAR炼油厂是Petrobras最重要的下游生产单位之一

　　REPAR项目

　　REPAR炼油厂是Petrobras最重要的下游生产单位之一，它坐落在巴西的巴拉那州，是巴西人口最多和工业化程度最高的地区之一。因此，在Petrobras的战略计划中，REPAR炼油厂的投资要高于其他几家炼油厂。

　　REPAR炼油厂实施的发展规划中包括安装一套新的PMS系统。这个项目还包含几个新的变电站，其中一个230kV的输入变电站、一个69kV的GIS（气体绝缘开关设备）配电变电站、12个流程变电站以及2台新的汽轮发电机。该项目使REPAR炼油厂的供电能力几乎达到原来的3倍，从26MW增加到76MW，包括1个新电厂和12个新变电站的建设，以及8个现有变电站的现代化技术改造。

　　REPAR炼油厂采用符合IEC 61850标准的变电站自动化和PMS系统的通信技术。ABB的800xA系统可以非常理想地满足REPAR的PMS系统需要。这就要求新的PMS系统，通过使用关键控制特点的同一数据库，利用一个单一和集中解决方案的减载响应和无功电力控制，整合原有系统的功能性。因此，在将包含老PMS系统的Advant站升级到了800xA系统的同时，保留了Advant主控制系统。而新的变电站从一开始就使用了800xA系统，如图3所示。

　　新的变电站使用配有IEC 61850接口的冗余AC800M控制器和PROFIBUS DP现场总线网络，与智能MCC（电机控制中心）和驱动器相连接。IEC 61850标准网络应用于下列电压等级：69kVGIS变电站、13.8kV开关设备、2.4kV中压配电柜和0.48kV配电柜。因此，ABB的PMS系统适用于控制炼油厂电气系统的各等级电压。800xA系统的操作由ABB的PMS数据库支持，而该数据库的执行建立在ABB24年的丰富经验和电力管理系统的基础之上。

　　当这个项目完成后，800xA系统将会有16个冗余配置的AC800M控制器安装在10个变电站中，将与总共460个IEDs的接口连接。

　　为了使新的PMS和PCS系统正常运行，REPAR建设了一个新的中央控制室，总计安装了56个800xA系统的操作员工作站，其中4个专用于电气系统的监控。69kV的GIS系统是最重要的项目之一，它基于ABB的670系列IEDs，这座已经投入运行的变电站也采用了新技术。

　　如资料库4所示，严谨的研究与IEC 61850网络结构体系相结合，将自动化工程师与变电站工程师融入到相同的“项目表”。ABB正在尽一切努力，指导变电站工程师正确使用IEC 61850数据模型，使其与800xA系统的PMS完美集成。

　　优点

　　对于Petrobras公司而言，该系统具有以下优点：

　　标准化

　　IEC 61850技术和800xA系统的采用，允许Petrobras变电站配置中的各个程序、控制逻辑、控制数据库和操作程序实现标准化，这有利于节约系统的调试和配置时间。IEC 61850旨在支持标准化的装置采用实名制，而不是采用对象/注册编号和相关指数。而800xA系统可通过其符合IEC 61850的要求，全面支持这一标准化。

　　投资成本较低

　　使用IEC 61850，并与800xA系统PMS相结合，有利于执行多期项目。通过普通用户的环境、以太网标准的使用，在定义、设计和工程方面都体现了这一优点，由于采用横向GOOSE通讯进行设备间直接数据交换，因此全部设备在工程上的集成只需单一的工具，具有布线较少和防护性能更先进的特点。

　　生命周期成本较低

　　REPAR的主要好处之一，即通过使用一套能与IEC 61850配套的具有保证未来发展的系统，达到最佳的生命周期管理，并降低生命周期成本。工程数据的重复使用和标准编程语言的使用，进一步突出了IEC 61850对REPAR项目所起的作用和力量，由于所需的培训较少，从而节约了相关的费用，并降低了对人员的要求。

　　800xA系统的采用也有利于保护过去的投资。因为现有系统可以基于Advant主控制器，全面与新系统集成。而且，新的PMS系统已经在结构上为将来更换传统的系统控制器做好了准备。

　　流程集成和电力自动化

　　一套统一的流程和电力自动化系统将电力管理、流程电气化和流程控制系统整合到REPAR炼油厂的单一控制环境中。REPAR已经评估了现有PMS系统所具有的优点，例如可通过电力管理降低能源成本，并已将这些优点转移到新系统，同时通过全面实施业已完全集成的系统得以进一步加强。驱动装置的控制系统、智能MCC和中压开关设备的控制系统以及IEDs的保护和控制系统都被集成到同一系统中。REPAR已直接感受到了该系统在各方面的改进，包括提高了流程的可见度、增大了电气设备的资产管理可能性、提高了与流程控制接口的连接水平，以及进一步改进了操作程序。

　　800xA系统的采用，保护了过去的投资：因为现有系统可以基于Advant主控制器，全面与新系统集成。

　　可靠性和实用性

　　800xA系统允许在一个DCS平台上实现PMS系统，应用这一平台使该系统的实用性和可靠性达到了最高水平。REPAR项目基于AC 800M冗余控制器、冗余控制网络和一个冗余IEC 61850的OPC接口以及其他安排，其中，800xA系统专为Petrobras设计制造，可满足其规范要求。这一系统和其它机构实用性的提高，有助于为REPAR提供一套可降低计划外停机时间的系统。

　　一个数字系统与一套强大的IEC 61850网络相集成，可允许其使用远程维护工具进行的设备诊断和报告，提高系统的可靠性。

　　成功的集成

　　为Petrobras的REPAR炼油厂提供的一套基于800xA系统的集成流程控制和电力管理系统，是2009年ABB的最高创新成就之一。REPAR项目将于2011年建成，而其他Petrobras项目将在以后几年内陆续完成。PMS和PCS的集成配套将能通过从更远距离实现对工厂操作的优化，进一步提高生产率，为全世界未来的项目树立一个典范。