自主開(kāi)發(fā)的FF現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統典型應用

0引言
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)控制系統正向著(zhù)開(kāi)放化、數字化、智能化、分布化和網(wǎng)絡(luò )化的方向發(fā)展。現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS即順應了這一發(fā)展方向，正替代著(zhù)傳統的DCS和PLC系統而成為主流的控制系統。另一方面隨著(zhù)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，FCS也正逐步向工業(yè)以太網(wǎng)統一，形成通用的網(wǎng)絡(luò )化控制系統框架。

為順應工業(yè)控制發(fā)展的需要，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所從1997年起開(kāi)始研究基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FFH1，2001年起研究基金會(huì )高速以太網(wǎng)FFHSE。迄今為止，我所在研究的基礎上開(kāi)發(fā)了各種H1智能儀表、H1I/O設備、FFH1/HSE網(wǎng)關(guān)設備和HSEI/O設備等，以及各種組態(tài)軟件、監控軟件和OPCServer等。

作為中國科學(xué)院知識創(chuàng )新工程項目《多總線(xiàn)集成的分布式工業(yè)控制系統》的示范工程，2003年我們對煉焦制氣廠(chǎng)的粗苯和精苯車(chē)間的控制系統進(jìn)行了改造，在原有模擬設備和手動(dòng)控制系統的基礎上，應用上位機以及我們自主開(kāi)發(fā)的壓力表、網(wǎng)關(guān)和I／O設備等組成典型的FCS系統。該工程體現了現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統低成本、易維護、易擴展等特點(diǎn)，還提高了企業(yè)的控制和管理水平，充分展示了FCS的優(yōu)越性。

1生產(chǎn)工藝
煉焦制氣是典型的連續生產(chǎn)過(guò)程。工藝流程一般如圖1所示。

我們的FCS涉及到的工藝包括粗苯工段和精苯工段，其中粗苯工段工藝流程包括洗苯系統和脫苯系統，其主要特點(diǎn)是：煤氣經(jīng)兩步終冷（溫度達到20～25?）和油洗萘后進(jìn)入3個(gè)串聯(lián)的洗苯塔洗苯，苯蒸餾采用管式爐加熱（溫度達到180～200?）生產(chǎn)兩種苯，脫苯塔取消分縮器代之以回流泵，脫苯塔側線(xiàn)提取萘溶劑油。精苯工段是對粗苯進(jìn)行精制，采用連續洗滌、熱油進(jìn)料、連續精餾的工藝。
可見(jiàn)無(wú)論粗苯工段還是精苯工段，都需要對各生產(chǎn)工段的煤氣或蒸氣的壓力、流量和溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并在允許的范圍內對其進(jìn)行嚴格控制。因此可以采用FCS實(shí)現上述的檢測與控制功能。

2系統組成
2.1系統結構
①兩臺工控機及兩個(gè)控制柜。粗苯車(chē)間與精苯車(chē)間各一套，分別位于兩樓，之間相隔約200m。工控機作為上位機（Host），控制柜用來(lái)安裝網(wǎng)關(guān)及各種I／O設備。兩臺工控機分別通過(guò)以太網(wǎng)連接到控制柜中的Hub上，兩個(gè)Hub之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，實(shí)現工控機數據共享。
②精苯工段控制柜中安裝4個(gè)FFHSEI／O設備，各設備通過(guò)以太網(wǎng)連接到Hub上。
③粗苯工段控制柜中安裝一個(gè)FFHSE／FFH1網(wǎng)關(guān)和3個(gè)FFH1I／O設備，網(wǎng)關(guān)通過(guò)以太網(wǎng)連接到Hub上，I／O設備連接到現場(chǎng)總線(xiàn)集線(xiàn)器上。
④粗苯工段現場(chǎng)安裝4個(gè)FFH1壓力變送器，通過(guò)安全柵連接到控制柜中的現場(chǎng)總線(xiàn)集線(xiàn)器上，距離約200m。
I／O設備也被稱(chēng)為分布控制單元，具有AI、AO、DI、DO等多路模擬和數字輸入輸出端口，可以連接各種模擬或數字儀表以及執行器等。各儀表接入I／O要通過(guò)安全柵隔離，以實(shí)現本質(zhì)安全。各工段I／O點(diǎn)數為：粗苯工段AI36點(diǎn)，AO6點(diǎn)；精苯工段AI42點(diǎn)。系統結構如圖2所示。