Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應用

1 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介
　　現場(chǎng)總線(xiàn)就是應用在生產(chǎn)現場(chǎng)，在微機化測控設備之間實(shí)現雙向串行多節點(diǎn)數字化通訊的系統，也稱(chēng)開(kāi)放式、數字化、多點(diǎn)通訊的底層控制網(wǎng)絡(luò )?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/現場(chǎng)總線(xiàn)">現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的控制系統具有如下特點(diǎn)：
　?。?）具有很好的開(kāi)放性?；谕环N現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的不同廠(chǎng)家的設備可互連；
　?。?）具有智能化和功能自治性
　?。?）具有高可靠性?？蓸嫵扇稚⑿缘捏w系結構．提高了控制系統的可靠性和抗干擾能力；
　?。?）具有明顯的經(jīng)濟性?；诂F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的控制系統可節省硬件投資和安裝費用。
　　現場(chǎng)總線(xiàn)的首批工業(yè)化產(chǎn)品1987年誕生在Device Net．其后，全世界存在或曾經(jīng)存在過(guò)200余種各種現場(chǎng)總線(xiàn)，1994年9月致力于統一現場(chǎng)總線(xiàn)標準的現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )組織FF成立，但由于歷史和利益等方面的原因 1999年才遲遲通過(guò)的IEC61158共規定了8種現場(chǎng)總線(xiàn)作為國際標準，它們分別是FF—H1、Control Net、Profibus、Interbus、P—Net、World—FIP、SwiflNet及FF—HSE。
　　Profibus是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，包含3種類(lèi)型．即Profibus—DP、Profibus—FMS和Profibus—PA 該總線(xiàn)技術(shù)是以西門(mén)子公司為主的德國公司和研究所共同推出的。它采用了OSI模型的物理層、數據鏈路層和應用層（FMS），傳輸速率為9．6 kbps～12 Mbps，單段傳輸距離為100～1 200 m．傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)．也可以是同軸電纜和光纖。拓撲方式有線(xiàn)形、星形和混合形3種，一條鏈路最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)．并可實(shí)現總線(xiàn)供電和本質(zhì)安全防爆。Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的會(huì )員單位已有1 000多家，支持該標準的產(chǎn)品有2 000余種， 市場(chǎng)占有率已達20％ 左右。Profibus是世界上最成熟、市場(chǎng)占有率最高的一種現場(chǎng)總線(xiàn)
2 基于Profibus—DP現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的VCM轉化器數據采集系統
2．1 改造前的情況
　　 西安西化熱電化工公司原采用“熱電偶+補償導線(xiàn)+多通道數顯儀表”模式對VCM轉化器溫度進(jìn)行監測，這種模式有如下問(wèn)題：
　?。?）占地面積大。幾十臺轉化器的溫度顯示儀表柜共有4面，占據了半個(gè)控制室；
　?。?）數據顯示不精確，且歷史數據無(wú)記錄。測量誤差不確定，偏差大的超過(guò)l0度，給分析轉化器的運行狀態(tài)造成困難；
　?。?）工藝消耗高。由于不能及時(shí)發(fā)現轉化器觸媒失效而造成VCM中乙炔含量偏高，精餾塔低塔的尾排量增加，造成電石消耗升高；
（4）安裝和維護成本高。減少補償導線(xiàn)70％以上。因此，2005年8月該公司擴產(chǎn)PVC生產(chǎn)能力時(shí)用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)對轉化器溫度測量系統進(jìn)行了同步改造，2年來(lái)該系統始終運行良好。
2.2 改造后情況
　　共有32組轉化器和1套除汞制酸裝置，所有的溫度、壓力等信號都從就近的現場(chǎng)總線(xiàn)數據采集箱進(jìn)網(wǎng)，用2根雙絞線(xiàn)電纜連到100 m外控制室的DCS系統上進(jìn)行集中顯示和處理．現場(chǎng)總線(xiàn)長(cháng)度為300 m，網(wǎng)絡(luò )速率為500 kbps。
　　圖1為數據采集系統配置圖：圖2為網(wǎng)絡(luò )布置圖。

　　需要說(shuō)明的是，因為現場(chǎng)總線(xiàn)數據采集箱需要安裝在轉化器現場(chǎng)，而現場(chǎng)的環(huán)境很惡劣，接近露天，且有氯氣、氯化氫等腐蝕性氣體，因此，對采集箱的防護設計要求很?chē)栏瘢芊獾燃壱_到IP54：要設計電伴熱系統；要充氮氣或儀表空氣，使箱體內為正壓。每臺轉化器共測量l0點(diǎn)觸媒溫度和1點(diǎn)回水溫度，每個(gè)數據采集箱負責六七臺轉化器的數據采集，這樣，每個(gè)數據采集箱中都安裝了9～11個(gè)10模塊（均為八路），其中熱電耦模塊8～l0個(gè)，熱電阻模塊1個(gè)，24 VDC 5 A模塊化電源1個(gè)。
　　32臺轉化器的352點(diǎn)溫度信號（其中熱電阻信號32個(gè)）和除汞制酸的l7個(gè)信號共369個(gè)測點(diǎn)信號通過(guò)6個(gè)現場(chǎng)總線(xiàn)數據采集箱就近入網(wǎng)，這些模擬量信號通過(guò)安裝在現場(chǎng)采集箱里的智能10模塊變成數字量信號后通過(guò)Profibus—DP現場(chǎng)總線(xiàn)傳至控制室的DCS系統。
　　基于現場(chǎng)總線(xiàn)的DCS系統可進(jìn)一步處理這些數據，如：每臺轉化器經(jīng)過(guò)去壞值（測溫元件故障）處理后求出每天的最大溫度值、最小溫度值和平均溫度值，并把這些數據保存1年以上，歷史數據又以曲線(xiàn)的方式更加直觀(guān)地顯示出來(lái)，使操作人員可以很方便地分析轉化器的運行狀態(tài)。
3 結語(yǔ)
　　轉化器經(jīng)過(guò)基于Profibus—DP現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的溫度數據采集系統改造后，徹底擺脫了測溫不準、無(wú)歷史數據、不好分析轉化器運行狀態(tài)等被動(dòng)局面，操作人員可以根據溫度變化趨勢及時(shí)發(fā)現并處理轉化率低的轉化器，使轉化器能夠始終運行在比較優(yōu)化的狀態(tài)中，明顯減少了精餾塔尾排量，降低了電石消耗，同時(shí)節省電纜費用30余萬(wàn)元，取得直接和問(wèn)接經(jīng)濟效益近200萬(wàn)元。