现场总线技术在氯乙烯工程中的应用

6油.化工自动化，2006，1:79计算机应用AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY现场总线技术在氯乙烯工程中的应用张卫玲.王海文,张岩(天津渤天化工有限责任公司,天津300480)摘要:介绍了Profibus-DP现场总线在氯乙烯工程合成转化工序温度信号传输中的应用;详细阐述了系统的组成、功能设计、组态情况以及Turck公司的远程I/0与日本横河公司的CS1000系统的接口情况。关键词:ProfibusDP现场总线;远程1/O;分散型控制系统中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1007-7324(2006)01-0079-02Application of Profibus in VCM ProjectZhang Weiling , Wang Haiwen, Zhang Yan( Tianjin Botian Chemical Co. Ltd. ,Tianjin, 300480)Abstract: The application of Profibus-DP in temperature signal transition in VCM production is intro-duced. It describes the system composition, function design, configuration and the specific cases of remoteI/O( Turck)and CS1000( YOKOGA W A)interface.Keywords : Profibus- DP ;remote I/O;DCS随着中国GDP(国内生产总值)的快速增长，O(从站)中,再由一根通讯总线贯穿现场,将从站国内市场PVC(聚氯乙烯)出现了供不应求的情联成网络并引至控制室的DCS主站(除转化器温况。天津渤天化工有限责任公司抓住这个时机,对度外,其他参数的采集显示与控制均是通过日本横PVC生产线几次进行增产扩建。100 kt/a VCM河的CS1000系统实现的)。(氯乙烯)工程正是配合增产而新上的项目。1系统组成及功能设计[1,2]VCM是生产PVC树脂的主要原料。合成转在实际的设计中采用了Profibus-DP现场总化是VCM生产过程中的一个重要工序。在该工线技术,将3个远程I/O(从站)连到控制室DCS序乙炔和氯化氢经混合冷冻脱水，在以活性炭为载的通讯卡(主站)。如图1所示。体、氯化汞为触媒的列管式转化器内进行合成,生EWSHIS成VCM。反应过程中每台转化器内的7点温度是重要的控制参数。温度过低会降低反应速度,温度VL-总线,过高又会造成触媒的热分解以及副反应的加剧。转化器共有20台,因此,这样的温度检测点共有140点。那么对这些温度信号选择什么样的方式PFCDRS-485ACP71RS -485-IS进行采集传输呢?-Profibus-DP传统的方式:采用多只热电偶对转化器内的温8工]8口8CExcom度进行检测,然后通过补偿导线,将信号点对点地引到控制室进行显示。这种方法在现场和控制室图1系统组成之间要敷设大量电缆,相应的还要增加桥架,这不系统中的主站为CS1000系统。它包括3台仅加大了工作量和工程费用,而且从控制角度讲还中国煤化工为工程师站)和4个存在着长线控制问题。此外,日后的维护也会十分YHCNMHG困难。收稿8期:2005- 09- 22;修改稿收到日期:2005- 10-24为了解决上述问题,笔者采用了现场总线技作者简介:张卫玲(1972- ),女.天津人.1995年毕业于北京化术。即将热电偶检测出来的热电势信号经一小段工大学自动化专业,现为天津渤天化工有限责任公司生产管理部补偿导线就近送到置于现场的仪表箱中的远程I/系统管理科工程师,从事控制系统的技术及管理工作。80石油化工自动化2006年控制站,它们之间通过VL总线进行通讯。与Pro-线端子部分(TI40EX)组成。为了保证系统安全可fibus-DP总线通讯的模件ACP71位于第2个控制靠的运行，电源及通讯适配器均采用冗余配置。远.站的第1个卡槽(AMN52)中。从站为Turck公司程I/O不具有程序存储和程序执行的功能。通信的远程I/OExcom系统。适配器部分接收主站指令,按主站指令驱动I/O,1.1 现场总线并将I/O输入及故障诊断等信息返回给主站。而ProfibusDP是专为自动控制系统和设备级分且远程1/O是由主站统一编址的,在主站组态时散1/O之间通讯设计的-种高速度、低成本的现使用远程1/O与使用主站的I/O没有什么区别。场总线。它符合国际标准EN50170,是一种开放为了将不同厂家生产的Profibus产品集成在的现场总线。Profibus _DP的协议结构遵从国际互一起,生产厂家必须以GSD文件(电子设备数据库联参考模型ISO/OSI7层协议的3层一第1层、文件)方式将这些产品的功能参数(如I/O点数、第2层和用户接口层。这种结构确保了数据传输诊断信息、波特率等)描述出来。Excom系统按照的快速和有效[1.2]。参数化的模式不同分为2种GSD文件。- 种为按在系统设计中,笔者采用的是RS-485(即H2)照每个模块进行参数化的GSD文件--- trklff9f.传输技术，屏蔽双绞线电缆,有源终端匹配器,传输gsd;另一种为按照每个通道进行参数化的GSD文速度为1. 875 Mbps。同时从防爆角度考虑,在控件一- trckff9. gsd。 由于按照每个通道进行参数制室和现场之间装有本安段耦合器,将RS-485(控化可以更加灵活地对通道逐一定义，所以笔者选择制室侧)与RS485IS(现场侧)进行隔离。.了后者。由于该系统只有1个主站(ACP71)和3个从2组态站(Excom),因此总线存取方式为单主系统、主站-首先将Excom的GSD文件导入Profibus-DP从站间的主从传送方式。即主站循环地读取从站的组态器SysCon中。然后在组态器中对DP总的输入信息并周期地向从站发送输出信息。主站线、主站、从站进行组态。随后将此组态文件以和Excom从站之间的数据传送分3个阶段:参数DBM格式导出,并复制到CS1000 的组态软件设定、组态、数据交换。在参数设定阶段,每个Ex-System View 中。接下来在System View中对通com从站将自己的实际组态数据与从主站接收到讯I/O,功能块等进行组态，此组态数据最终下装的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的到控制器和ACP71中。组态数据相匹配时,Excom从站才进入用户数据2. 1组态器中的组态传输阶段。因此,设备类型、数据格式、长度、寻址在组态器中首先创建主站和从站,设置总线参方式以及输入输出数量必须与实际组态一致。数(波特率、地址等)如图2所示。该系统中主站地1.2 主站址为2;3个从站地址分别为3,4,5。3个从站地址为了保证系统运行的安全可靠,主站CS1000还要通过地址设定器在远程1/O上进行硬件设系统中VL总线控制站的电源、处理器、VL通讯定。设定的地址要与组态保持一-致。卡以及ACP71均采用了冗余配置。ACP71 一方主站2面与远程I/O进行通讯;另一方面通过BN总线与站地址2DP MasterAC071控制站的Profibus DP通讯功能区交换I/O数据，通讯功能区得到数据后,将其存储在通讯I/O数从站3站地址3据存储区。同时通讯功能还将ACP71的操作状DP SlaveExcom态.失败/恢复信息、现场器件诊断信息传送给操作从站4员站(HIS)。站地址4CS1000系统的版本号为R3. 04。其中通讯软件包为PFS2540。 采用的第3方组态器为中国煤化工以站5站地址5.Hilscher公司生产的System Configurator.MHCNMH GpsIave1.3 从站图2主站及 从站配置从站为Turck公司的远程I/O Excom系统。它属于分散式I/O,也称非智能型1/O。它由电源在主站组态中需设置的参数有过程数据接口(下转第84页)部分(PS死石数据通信适配器部分(GDP1,5),接84石油化工自动化2006年又多类似,在此就不做回路方面的介绍了。控功能,能够方便地完成设备的自保联锁功能。2.5I/A型DCS在三器自保中的作用[2在第1,2 再生器分布环空气流量的测量上,同反应再生系统的主风自保联锁系统在催化装时采用2台流量变送器FT-104A,B和FT-103A,置中起着非常重要的作用。它的平稳运行直接关B,只有在2台变送器同时发出LL报警时,报警才系到生产,影响到设备的安全。1I/A 型DCS的顺得到确认,避免误动作。其原理如图8所示。第1再生分布环空气流量低低I PLL o4h第2再生事故蒸汽阀关开SV-101第1再生分布环空气流量低低TPSLLL 103]第2再生事故蒸汽阀关开SV-102主风单向阻尼阀开关SV-106进料雾化蒸汽调节全刑V110-113|联锁开关HS-1 (A)自动A切除C「人为联锁开关HS-1 (S)|停车S|正常侧t 回炼油阀调节全关FV-121A. B油浆阀调节全关FV-143进料联锁开关IS-S停车S 正常N提升进料事故旁通阀关开SV-103提升风流量低低PSLL-118提升进料事故旁通阀关开SV-104提升事故蒸汽阀关开SV-105联领开关IS-s (A)切除C自动A=步「厂人为联琐开关HS-S (S) I 正常停车S] [图8三器主风自保联锁框图催化裂化的主风自保联锁系统包括第1再生3结束语主风自保、第2再生主风自保、第2再生提升风自I/A型DCS的控制功能在该公司炼油厂三催保以及进料自保。主风提供再生器催化剂烧焦所化装置上得到了很好的应用,实践证实,该公司的需的氧气和保持催化剂的流化。当主风流量过低,三催化装置对于效益的增长起到了至关重要的作不能保证流化风的流速,就有可能发生催化剂倒用。而I/A型DCS的强大的技术支持功能,对生罐;当主风机因故障停机,主风流量变小时,要求一产的稳定、安全又是关键的硬件保障。方面打开主风事故蒸汽阀,维持催化剂的流化，同参考文献:时切断原料进料，打开事故旁通阀;当第2再生1 王骥程，祝和云.化工过程控制工程.北京:化学工业出版社,1991. 157~191器提升风流量过低时,打开第2再生器提升风事故?朱忠尧,祁润平.三机组自保控制系统及试车过程分析.石油化蒸汽。工自动化,2004.(4):32~34eeeeeeseeeeesseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee(上接第80页)益和偏差。参数(如:寻址方式、存储格式、握手方式等)、用户接.其他功能的组态与常规I/O相同,这里不再口参数(如:系统初始化后的启动行为等)。这些参详述。数要求主从站设置必须一致,否则不能正常通讯。在从站组态中定义了网关、I/O端子以及该套系统成功地实现了Turck 公司的远程I/DPV1扩展设定的相关参数。O与横河的CS1000系统之间的通讯,这在国内尚2.2 System View中的组态属首例。而且这套系统以一根现场总线代替了一在控制站的IOM中定义ACP71, 然后再对百多根补偿导线,节省了大量的工程费用和施工时ACP71进行通讯I/O组态。定义时站地址、器件间。该套系统投运半年来运行稳定可靠,为该公司地址所对应的通道的工位号必须与实际接线的工带来了较好的经济放益中国煤化工位号保持一致。在定义完通讯1/O后,可以对功能块进行定fYHCNMHG.北京:化学工业出版社，2004. 600~ 605义。由于功能块的输入端为通讯I/O,所以在输入2周泽魁。 控制仪表与计算机控制装置.北京:化学工业出版转换时要选择CommunicationI/O,此外还要根据社,2002.333~341从站对热电势信号的转换算法进行修正,计算出增