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作者： 来源： 发布时间：2018/2/11 16:12:47  点击数：542

abstract：the structure and characteristic in the system of fieldbus control system（fcs）are introduced．in the paper，we describe how to choose the meters，configuring the system and condition of running in po．
key words：po fcs digital communication configuration
1 前言
山东滨化集团有限责任公司化工厂年产环氧丙烷（po）20000t自动化控制系统是采用巴西smar公司生产的符合ff标准的fieldbus现场总线控制系统，这是国内环氧丙烷行业第一套使用并成功投运的fcs控制系统。仪表选型中，大部分仪表采用进口或合资生产的仪表。
2 fcs控制系统的主要特点
（1）现场总线通讯有低速和高速两种通讯网络，低速现场总线（h1=31．25kbit/s）用于传递控制信号，而高速现场总线（h2=1．0bit/s，2．5bit/s）一般用于高级过程控制、远程输入/输出和高速的工厂自动化场合。
（2）采用数字信号进行通讯，精度比模拟信号高10倍，信息流双向传送，现场仪表信号可以传送到计算机显示屏，操作工也可以向现场仪表发送控制信号。
（3）可同时传送多个参数信息，包括检测、诊断信号，可以在现场检验、调整和诊断。由于现场仪表使用了微处理器，因而可以完成自诊断、数字计算、pid控制、误差的自整定、累积等，减少了仪表的数量。
（4）大量现场设备管理信息进入系统（超过设备本身过程变量10多倍）。提高系统可用性、可靠性、运行质量和管理水平。
（5）在控制层完全开放互操作，控制高度分散，提高系统自治性、可靠性和易扩展性，并在节省设备、材料、施工、维护费等方面可达到40%左右。
3 仪表选型
主要仪表选用巴西smar公司生产的fieldbus数字化智能仪表。
（1）温度检测点30个。现场指示选用双金属温度计，检测元件选用隔爆型铂热电阻。
（2）压力检测点共50个。就地指示选用普通弹簧管压力表和隔膜式压力表，远传控制信号采用smar ld302压力变送器。
（3）流量检测点共16个。就地指示选用玻璃转子流量计，质量流量计的信号引入计算机进行显示、累积。操作控制流量操作选用涡街、电磁和金属转子流量计。
（4）液位检测点共21个。就地指示选用玻璃管液面计，远传显示用smar ld301双法兰差压变送器和超声波液位计，而操作控制液位选用smar ld302双法兰差压变送器。
（5）执行器。选用奥地利schiel防爆电动执行器，配国产单座阀和v型调节球阀。
（6）安全栅fb现场总线仪表选用其专用安全栅sb302，国内流量仪表和超声波液位计选用lb-902齐纳式安全栅。
（7）操作站。操作站由ipc机、crt显示器、pci过程控制接口卡、plc可编程控制器以及仪表电源组成。控制室内机柜还装有安全栅、fi302转换器，而if302转换器在现场保温箱内。
4 总线仪表功能简介
（1）pci（现场总线过程接口）。pci可以允许有4个通道接口，pci板可以直接插入线上工业微机或普通微机内部的16位isa总线上，从而使监测软件能很容易地获得现场总的数据。
（2）ld302（差压变送器）。ld302变器是电容式数字传感器，可以对绝压、表压及差压进行检测，可以完成pid控制、流量累加等功能。
（3）tt302（温度变送器）。tt302是一种通用的现场总线智能温度变器。它有两个通道，可接受各种不同方式和不同类型的传感器信号，且能进行温度补偿。
（4）if302的作用是将现场仪表的4～20ma信号转换成现场总线系统适用的信号。它有3个独立的通道，可以接受3个模拟输入。fi302具有网络主站能力，可以在pc机上组态，也可用磁性工具在本地组态。
（5）fi302的作用是将现场总线的信号转换成4～20ma的模拟电流信号。它有3个独立的通道，可以有3个4～20ma的信号输出。fi302可在pc机上组态，也可就地组态。
（6）sb302是现场总线隔离式安全栅，它符合iec1158-2标准，它除了起总线安全隔离作用外，还起总线供电和总线重复器（放大器）作用。
（7）bt302（现场总线终端器）。其作用是为避免现场总线信号在长线传输时在电缆两端产生信号反射，否则，信号就不可以正确传输。
5 环氧丙烷装置自控规模
（1）控制系统共27个，其中温度10个、压力4个、流量9个、液位4个，包括3个变频控制（液位1个、流量2个）和1个联锁控制。
（2）检测系统。温度、压力、流量、液位等检测参数共31个、报警28个、开关量输1个。
（3）可编程控制系统一套。温度、压力、流量、液位、调节阀位置反馈共60个。
（4）系统软件。监控软件aimax4．2 2套；组态软件system302 1套；lc700组态软件conf700 1套；中文平台richw in for nt 1套。
6 系统组态
6．1 syscon现场总线系统组态器
本系统使用的是最新版本的syscon3 ．0，是现场总线组态软件工具，用pc机和pci卡对现场总线仪表设备进行组态、维护和操作。
为保证系统运行的稳定性、可靠性和实时性，syscon3 ．0运行在windows nt（英文版）操作系统上，具有友好的人机接口，文本和图形界面直观易懂；菜单和对话框操作，使组态十分简单，现场总线控制功能组态通过建立和编辑两类文件来完成的。
（1）fbc文件的内容包括物理接口pci卡、通道号、现场总线仪表位号（例tt302、fi302、ld302、if302等），各仪表使用的实际功能块（例res、ai、pid、ao、aalm、mao、mdo等）以及每个功能块的各个参数等。各项组态都以对话框方式来完成。
（2）fbl文件。各功能块输出与功能块输入之间的连接，用直观的图形画面来表示。所有这些可在strategy（控制策略）中实现，具体操作时，会自动产生带箭头的连接，并标注参数名称，可在屏幕上看到详细的功能块内部结构图，在连接时快捷方便。
组态完毕之后，可将所有组态信息进行下装（download）到总线仪表上去，这样总线上的数据可在线读上来，进行在线操作，修改，达到控制的目的。同时，各个参数的状态也可读上来，这些对系统维护十分有用。
6．2 人机接口界面组态（aimax-win）
aimax-win（英文版）是运行在windows nt操作系统上的功能丰富、操作方便的人机接口软件，可以和许多著名厂家的plc、回路控制器、i/o设备及一些现场总线设备通讯，用户可灵活方便地选用各种现场设备，是比较理想的控制系统的监控软件。其英文版稳定性、可靠性更好，为方便操作工进行操作，加上了中文平台，克服了因英文带来的不利因素。
aimax-win的主要功能和主要特点在一些论著中已经介绍过，这里不再***述。
7 结束语
由山东滨化集团设计院设计的环氧丙烷smar现场总线控制系统（ff标准）于1999．11．15一次开车成功。经滨州自动化仪表公司与设计院科技人员的共同努力下，fcs控制系统处于良好的运行产品质量明显地提高。经过半年多的实际运行，我们认为该fcs控制有如下优点：
（1）有丰富的检测计算和控制功能。以微处理器为基础的现场总线仪表本身能完成多种先进的功能，如线性化，补偿修正，pid控制，信号输入选择等，控制室内操作人员只是利用工业pc机进行监控、管理和操纵各个控制回路，而真正的控制算法则在现场总线仪表中实现，这样，分散控制更加分散，减少了危险性，操作更方便。
（2）有丰富的软件功能。syscon3．有丰富的控制功能，修改和下装方便。人机对话快捷，在维护、设计、操作等方面更有利于设计人员进行设计。syscon3．0是最新版本的控制软件，克服了原版本的一些不足，通讯更加流畅。
（3）运行稳定，系统更加可靠。由于该fcs控制系统采用的是双机冗余，在windows nt操作系统上运行，增加了系统的可靠性、稳定性、容错能力及综合控制品质。
本fcs系统是我集团公司第3套现场总线控制系统，前两套均为isp标准，而本套为ff标准的现场总线。相比而言，ff标准是一个很大的升级，无论在软件组态、系统运行与维护等方面是isp标准无法比拟的。不久的将来，fcs控制系统将成为自动化控制领域的主流。

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