前语
上海焦化有限公司是以煤为质料出产焦炭、煤气以及化工产品的企业,有6台焦炉首要出产焦炭、煤气以及煤焦油的产品如:苯、酚、萘、蒽油等。1991年新上了空分、德士古、U-GAS和甲醇4套设备,且均运用霍尼韦尔的TDC3000集散体系。老厂区的外表有一套霍尼韦尔小型集散体系UDC9000,4套横河公司的μχL集散体系,一套浙大中控的JX300集散体系,一套浙江威盛的集散体系。现我公司共有集散体系11套,首要出产设备全运用集散体系进行监控。
公司在2003年又新上一套15万顿甲醇设备,该设备坐落原20万吨甲醇设备的西北角,离原甲醇设备的中央操控室均匀间隔有400～500m。咱们预备将新甲醇的操控室放在本来老甲醇的操控室内,假如仍是选用集散体系将存在一些问题,如操控室内机柜放不下、电缆费用太高级问题。依据实际状况咱们在新甲醇设备上选用较先进的现场总线操控体系（FCS）。
甲醇设备FCS选用的是艾默生公司FF现场总线体系。该操控体系实际上是一个混合的操控体系。体系由Rosemount的DeltaV冗余操控体系、FF现场总线外表、Profibus总线外表、FF现场总线长途I/O以及现场总线阀门定位器等所组成。
FCS和DCS的差异
FCS与DCS是不同性质的操控体系,其首要差异如表所示。从本质上讲,FCS体系是把对现场设备的操控战略放在设备层,即放在现场外表内部去施行,而不是象DCS是放在操控层,即会集的操控器中去施行。这首先要求FCS体系支撑多种契合国际标准的现场总线,具有与各类现场外表进行通讯的才能。
因为FCS是一种近年来开展的新一代的操控体系,国内已在着手进行研究和开发,我国推出EPA体系,已提交国际组织评论。别的,对FCS体系的规划巨细的鉴定目标也与对DCS体系规划巨细的鉴定目标彻底不同。关于后者,现在公认的目标是看该体系的输入、输出点数,依据点数来区分大型、中型或小型。可是关于前者,则首要看它包含的现场总线网段的多少。因为一个网段只能挂8～10个外表,所以体系越大必定网段就越多。
FCS与DCS功用比照表
现场总线的长处
节约硬件数量与出资
因为FCS中涣散在现场的智能外表能直接履行多种传感、操控、报警、核算和调理功用,因此可削减外表硬件的数量,不再需求独自的调理器、核算单元等,也不再需求DCS体系的信号调理、转化、阻隔等功用单元及其杂乱接线,还能够用工业PC机作为操作站,然后节约了一大笔硬件出资,并可削减操控室的占地面积。
节约设备费用
FCS接线简略,一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备,因此电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大削减,连线规划与接头校正的作业量也大大削减。当需求添加现场操控设备时,无需增设新的电缆,可就近衔接在原有的电缆上,既节约了出资,也削减了规划、设备的作业量。据有关典型实验工程的测算材料标明,可节约设备费用60％以上。
节约保护开支
智能外表具有自确诊与简略毛病处理的才能,并经过数字通讯将相关的确诊保护信息送往操控室,用户能够查询一切设备的运转、确诊保护信息,以便前期剖析毛病原因并快速扫除,缩短了保护罢工时刻,一起因为体系结构简化,连线简略而削减了保护作业量。
用户具有高度的体系集成主动权
用户能够自由选择不同厂商所供给的设备来集成体系。如焦化的体系中有FF、Profibus、还有Modbus的通讯协议等。
提高了体系的准确性与牢靠性
因为现场总线设备的智能化、数字化,从根本上提高了丈量与操控的准确度,削减了传送差错。一起,因为体系的结构简化,设备与连线削减,现场外表内部功用加强,削减了信号的往复传输,提高了体系的作业牢靠性。
信息量大
因为现场智能外表的设备标准化、功用模块化、硬件智能化、数据数字传送的特色,所以在人机接口CRT上能够获得比DCS大得多的信息量。许多本来在DCS上无法完结的设备确诊软件能够运用。
艾默生FCS简介
艾默生的操控体系实际上是一个混合的操控体系。体系由Emerson的DeltaV冗余操控体系、FF现场总线外表、独立的PLC、五大机组操控用的PLC、FF现场总线长途I/O以及现场总线阀门定位器等所组成,如图所示。整个操控体系由冗余的操控网络、操作站及操控部分3部分构成。
操作站
15万吨甲醇的操控体系在操控室内包含4台操作站、1台工程师站、1台APP使用作业站（用于工厂办理）、两对HUB。操作站作为人机接口供操作人员对现场工艺进程进行监控。工程师站用于体系的开发和组态、包含体系悉数数据库。使用作业站首要的作用是将FCS与公司的MIS网络相阻隔,然后防止如果MIS体系的病毒等侵入FCS体系。中控室的这些设备经过HUB使用光纤通讯与现场的操控机柜衔接构成体系,完结组态、运转、操作等完好的操控功用。
操控网络
为了体系的牢靠,FCS体系装备了冗余的操控网络,其为通讯供给了安全性和牢靠性。在中控室经过两个不同的HUB及衔接光缆,接入坐落现场的两个操控机柜中的两个不同的HUB,建立了两条彻底独立的网络,构成冗余的主副网络集线器,提高了体系的牢靠性。
操控器
体系中配有两套操控机柜,每套机柜中装有8块H1卡。操控器为MD操控器,具有办理一切I/O卡件的操控活动;办理一切的网络通讯功用;办理时刻抽样、报警、趋势目标;履行操控战略,在100ms内完结从输入通道取信号、操控战略履行、传送成果到输出通道。
每对操控器下为8块H1卡,H1卡可经过总线方法将现场总线设备信号衔接到DeltaV体系中,衔接电缆为屏蔽双绞线。H1卡下带有2个port,即2个干线段（Segment）,经过P＋F安全栅模盒衔接现场总线外表,每个干线段最多带12台总线外表。
4～20mA惯例外表,包含电动机开、停信号等,规划为长途I/O,选用Modbus-RTU通讯,经过serial卡与操控器彼此通讯。
5台大型机组信号别离选用Modbus-RTU协议、Profibus-DP协议与操控器相连,集成为一整套工厂底层网络体系,再经过APP与企业信息网络连为一体。
总线外表选用Honeywell的压力、差压变送器、E+H雷达液位计、SAMSON智能阀门定位器等。与惯例划拟外表操控回路不同的是:现场总线外表最大的特色是它的操控单元在物理方位上可与丈质变送单元或操作履行单元合为一体,PID功用既可放在变送器,也可放在阀门定位器。因此在现场就可构成完好的根本操控体系,又因为总线外表所具有的通讯才能,可与多个现场智能设备交流。综合信息便于构成多个变量参加的杂乱操控体系与准确丈量体系。别的,它的数字通讯特色使它不仅能够传递丈量的数值信息,还可传递设备标识、运转状况、毛病确诊状况等信息。
P＋F公司的RPI长途I/O是使用总线技能将阻隔式安全栅与长途I/O功用结合于一身,满意安全防爆功用。其I/O模块具有点对点装备、点对点阻隔的特性。现场信号点对点接入I/O模块后,经网关经过外部总线与操控体系相连。RPI体系装备双网关、双倍电源模块,长途I/O直接设备在防爆区内。
该FCS于2003年10月设备开车投运以来,运转状况杰出。
