自主開發(fā)的FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)典型應(yīng)用

0引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)控制系統(tǒng)正向著開放化、數(shù)字化、智能化、分布化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS即順應(yīng)了這一發(fā)展方向，正替代著傳統(tǒng)的DCS和PLC系統(tǒng)而成為主流的控制系統(tǒng)。另一方面隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，F(xiàn)CS也正逐步向工業(yè)以太網(wǎng)統(tǒng)一，形成通用的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)框架。

為順應(yīng)工業(yè)控制發(fā)展的需要，沈陽自動(dòng)化研究所從1997年起開始研究基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線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(chǔ)上開發(fā)了各種H1智能儀表、H1I/O設(shè)備、FFH1/HSE網(wǎng)關(guān)設(shè)備和HSEI/O設(shè)備等，以及各種組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件和OPCServer等。

作為中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目《多總線集成的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)》的示范工程，2003年我們對(duì)煉焦制氣廠的粗苯和精苯車間的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在原有模擬設(shè)備和手動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用上位機(jī)以及我們自主開發(fā)的壓力表、網(wǎng)關(guān)和I／O設(shè)備等組成典型的FCS系統(tǒng)。該工程體現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)低成本、易維護(hù)、易擴(kuò)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(xù)生產(chǎn)過程。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(tǒng)和脫苯系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是：煤氣經(jīng)兩步終冷（溫度達(dá)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(dá)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(cè)線提取萘溶劑油。精苯工段是對(duì)粗苯進(jìn)行精制，采用連續(xù)洗滌、熱油進(jìn)料、連續(xù)精餾的工藝。
可見無論粗苯工段還是精苯工段，都需要對(duì)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(nèi)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。因此可以采用FCS實(shí)現(xiàn)上述的檢測(cè)與控制功能。

2系統(tǒng)組成
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
①兩臺(tái)工控機(jī)及兩個(gè)控制柜。粗苯車間與精苯車間各一套，分別位于兩樓，之間相隔約200m。工控機(jī)作為上位機(jī)（Host），控制柜用來安裝網(wǎng)關(guān)及各種I／O設(shè)備。兩臺(tái)工控機(jī)分別通過以太網(wǎng)連接到控制柜中的Hub上，兩個(gè)Hub之間通過以太網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)工控機(jī)數(shù)據(jù)共享。
②精苯工段控制柜中安裝4個(gè)FFHSEI／O設(shè)備，各設(shè)備通過以太網(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(shè)備，網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)連接到Hub上，I／O設(shè)備連接到現(xiàn)場(chǎng)總線集線器上。
④粗苯工段現(xiàn)場(chǎng)安裝4個(gè)FFH1壓力變送器，通過安全柵連接到控制柜中的現(xiàn)場(chǎng)總線集線器上，距離約200m。
I／O設(shè)備也被稱為分布控制單元，具有AI、AO、DI、DO等多路模擬和數(shù)字輸入輸出端口，可以連接各種模擬或數(shù)字儀表以及執(zhí)行器等。各儀表接入I／O要通過安全柵隔離，以實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。各工段I／O點(diǎn)數(shù)為：粗苯工段AI36點(diǎn)，AO6點(diǎn)；精苯工段AI42點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。