大型石化裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng)和FF現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用

1、大型石化裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng)和FF現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用.txt你不能讓所有人滿意，因?yàn)椴皇撬械娜硕际侨顺晒θ耸渴窃谂的路上，一路勃起你以為我會(huì)眼睜睜看著你去送死嗎？我會(huì)閉上眼睛的 本文由rongjianbin貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 大型石化裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng) 石化裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng) 和FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用 上海賽科 教授級(jí)高工 吳國(guó)良 2005-12-6 目錄 1. 2. 3. 全集成管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)集成的可靠性要求 90 萬噸 年乙烯聯(lián)合裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng)概況 萬噸/年乙烯聯(lián)合裝置全集成自動(dòng)化系統(tǒng)概況

2、 1）與DCS控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò) ） 控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò) DCS 控制網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)) 遠(yuǎn)程訪問服務(wù)網(wǎng)絡(luò) (RAS網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)） 中央歷史數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò) （PI網(wǎng)絡(luò)） 網(wǎng)絡(luò) WEB 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)) 先進(jìn)控制和優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) (APC網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 通過MODBUS串行數(shù)據(jù)鏈與 通過 串行數(shù)據(jù)鏈與DCS通信的其它檢測(cè)、控制系統(tǒng) 通信的其它檢測(cè)、 串行數(shù)據(jù)鏈與 通信的其它檢測(cè) 的報(bào)警和事件歷史（ SIS的報(bào)警和事件歷史（SOE）用OPC 總線 的報(bào)警和事件歷史 ） 系統(tǒng)的AMS HART總線 SIS系統(tǒng)的 系統(tǒng)的 總線 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 2） 安全連鎖（SIS）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) ） 安全連鎖（ ） （1） 安全連

3、鎖系統(tǒng)（SIS）控制 器與外部連接的網(wǎng) 絡(luò) 安全連鎖系統(tǒng)（ ） 安全連鎖系統(tǒng)（ （2） 安全連鎖系統(tǒng)（SIS）內(nèi)部連接的網(wǎng)絡(luò) ） 4 3） 儀表局域網(wǎng) ） （1） 儀表局域網(wǎng)插座（RS485）， ） 儀表局域網(wǎng)插座（ ）， （2） 氣相色譜分析儀系統(tǒng)（GC）控制器 ） 氣相色譜分析儀系統(tǒng)（ ） （3）機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（MMS） ）機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（ ） （4） APC操作網(wǎng)絡(luò) ） 操作網(wǎng)絡(luò) 4） 閉路電視（CCTV）局域網(wǎng) ） 閉路電視（ ） 5） 火災(zāi)和可燃?xì)怏w系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) （F&G） ） ） 6） 電氣局域網(wǎng)絡(luò) （MCC ） ） 7） 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) ） 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS) 8

4、）辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN） ） FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用 1） FF現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) ） 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性， （1） FF現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性， 互操作性與互用性 ） 現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性 （2） FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治化 ） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治化 （3） 系統(tǒng)控制功能高度分散化 ） （4） 數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展迅速，今后數(shù)字技術(shù)的發(fā)展打下了基礎(chǔ) ） 數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展迅速， （5） 節(jié)省安裝材料和調(diào)試工作量 ） （6）利用資產(chǎn)管理系統(tǒng)功能，降低設(shè)備生命周期成本 ）利用資產(chǎn)管理系統(tǒng)功能， （7）模型裝置 技術(shù)的應(yīng)用投資分析 ）模型裝置FF技術(shù)的

5、應(yīng)用投資分析 2） FF總線物理層 ） 總線物理層 （1） 物理信號(hào)轉(zhuǎn)換 ） 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段（ （2） H1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段（Segment）硬件的限制條件 ） 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段 ） 3） ） 4） ） 5） ） 6） ） 7） ） 數(shù)據(jù)鏈路層 （1） 鏈路活動(dòng)調(diào)度器（LAS） ） 鏈路活動(dòng)調(diào)度器（ ） A 周期性時(shí)間的調(diào)度的通訊 B 非周期性時(shí)間的調(diào)度的通信 （2） 活動(dòng)維護(hù)表 ） （3） 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（FAS） ） 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（ ） 用戶應(yīng)用層 （1） 模塊的應(yīng)用 ） （2） 現(xiàn)場(chǎng)總線段的功能塊設(shè)置規(guī)定 現(xiàn)場(chǎng)總線回路的測(cè)試 （1） 總線電纜的電阻，電容和絕緣測(cè)試 ） 總線電纜的電阻， （2

6、） 直流電壓檢查 ） （3） 波形測(cè)試 ） 調(diào)試FF總線設(shè)備 調(diào)試 總線設(shè)備 FF現(xiàn)場(chǎng)總線使用中出現(xiàn)的問題分析 現(xiàn)場(chǎng)總線使用中出現(xiàn)的問題分析 （1）存在的主要問題 ） （2） 現(xiàn)場(chǎng)總線的檢查手段 ） 1. 全集成管理系統(tǒng) 大型企業(yè)全集成管理系統(tǒng)分三個(gè)層次 ERP: (Enterprise Resource Planning)企業(yè)資源計(jì)劃： 財(cái)務(wù) ，人事（HR），采購， 生產(chǎn)計(jì)劃，維修（SAP），銷售 MES: (Manufacturing Execution Systems)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) 是工廠層面系統(tǒng)，能夠優(yōu)化從發(fā)布命令到最終完成的整 個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)。典型的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)包括： 實(shí)時(shí)過程信息（PI

7、）、質(zhì)量信息（LIMS）、成本，工廠生 產(chǎn)事件信息的采集、歷史存儲(chǔ)、分析和報(bào)告的信息系統(tǒng)集 成，培訓(xùn)，CAD，HSE，效評(píng)估績(jī)。 PCS: (Process Control System)過程控制系統(tǒng)： DCS控制系統(tǒng)， SIS安全連鎖系統(tǒng)， 火災(zāi)和可燃?xì)怏w報(bào)警連動(dòng)系統(tǒng)（F&G） ， 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)（MMS） ， 在線色譜檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)（GC） ， 電氣設(shè)備檢測(cè)控制系統(tǒng)（MCC）， CCTV網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)，等 90 萬噸/年乙烯聯(lián)合裝置包括有10套石油化工 生產(chǎn)裝置及公用工程設(shè)施。每個(gè)生產(chǎn)裝置都有自己 的各種控制系統(tǒng)。 將這些系統(tǒng)集成為一個(gè)大的系統(tǒng)是為下列部門服務(wù)： 1 企業(yè)高層的經(jīng)營(yíng)決策， 2

8、 生產(chǎn)管理層的計(jì)劃調(diào)度， 3 安全部門的監(jiān)視管理， 4 設(shè)備管理部門的資產(chǎn)管理，制定維護(hù)、檢修計(jì)劃， 這些部門可以從自動(dòng)化集成系統(tǒng)獲取經(jīng)營(yíng)管 理，生產(chǎn)調(diào)度，維護(hù)、檢修所需要的各種工藝參 數(shù)，安全狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，故障檢測(cè)信 息等，以達(dá)到增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減低工 廠設(shè)備運(yùn)行周期成本，提高管理水平，滿足商業(yè) 需求，實(shí)現(xiàn)最大利潤(rùn)。 我們不僅要將一個(gè)裝置內(nèi)各種控制系統(tǒng)信息集 成起來，而且要將全廠所有裝置的控制系統(tǒng)和信息 集成起來，成為一個(gè)管、控一體化的全集成主控制 系統(tǒng)，使工廠各部門能夠共享信息資源。 實(shí)現(xiàn)這種全集成的手段是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 2. 網(wǎng)絡(luò)集成的可靠性要求 1) 一般監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，

9、可采用單路通信網(wǎng)絡(luò) 。 2) 重要的控制、連鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，采用雙冗余通信網(wǎng)絡(luò) 。 3) 對(duì)于重要的網(wǎng)絡(luò)要求有最高等級(jí)的安全性，所有互連的網(wǎng)絡(luò) 之間應(yīng)配備防火墻。 4) 除了與生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)和控制設(shè)備外，DCS內(nèi)部的數(shù) 據(jù)高速公路上不應(yīng)與外部有直接的連接。 5) SIS安全連鎖系統(tǒng)的DI、DO信號(hào)使用硬導(dǎo)線連接。 6) 數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件的使用應(yīng)通過密碼保護(hù)的手段，使其限 制在授權(quán)用戶的范圍內(nèi)。 7) 整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)范圍內(nèi)的通信光纜應(yīng)至少有50%的冗余量。在需要 雙冗余信號(hào)的情況下，應(yīng)使用二種光纜路徑敷設(shè)，（一路 走地下埋設(shè)，另一路走架空電纜橋架。） 3. 90 萬噸 年乙烯聯(lián)合裝置 萬噸/年乙烯聯(lián)合

10、裝置 全集成自動(dòng)化系統(tǒng)概況 被全集成的自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)包括: 被全集成的自動(dòng)化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)包括 1） 與DCS控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò), 2） 安全連鎖（SIS）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò), 3） 儀表局域網(wǎng), 4） 閉路電視（CCTV）局域網(wǎng), 5） 火災(zāi)和可燃?xì)怏w系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（F&G), 6） 電氣局域網(wǎng)絡(luò) （MCC ）， 7） 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）， 8） 辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN）。 1）與DCS控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò) ） 控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò) 之間 通信用控制器 AMS/RAS/We 服務(wù)器 工程師站 時(shí)間服務(wù)器 RAS/SOE工廠歷 連續(xù)歷史 史事件服務(wù)器 服務(wù)器 服務(wù)器 輔助操作站 應(yīng)用站 操

11、作站 中央控制室 衛(wèi)星控制站 冗余控制器 操作站 通過MODBUS與DCS通信的系統(tǒng) SIS安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)(冗余通信） B. 電氣智能開關(guān)裝置數(shù)據(jù)集中器 （INSUM- ICU）（冗余通信） C. 電氣MCC的數(shù)據(jù)集中器，遠(yuǎn)方終端單元 （RTU560）系統(tǒng) D. 火災(zāi)和可燃?xì)怏w報(bào)警連動(dòng)系統(tǒng)（ F&G）（冗余） E. 機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（MMS 3500）（冗余） F 在線氣相色譜分析儀系統(tǒng)（ GC）（冗余） G 各裝置DCS與設(shè)置在CCR內(nèi)的數(shù)據(jù)交換用DCS 的連接，它直接連接在某一DCS的控制網(wǎng)絡(luò)上， 但與其它DCS是用通信連接） 控制 網(wǎng)絡(luò)(冗余） 圖 1 DCS控制網(wǎng)絡(luò) DCS 控制網(wǎng)絡(luò)

12、 每套DCS控制系統(tǒng)均有一個(gè)安全的、雙冗余的DCS 控制網(wǎng)絡(luò)（例如，Delta V控制網(wǎng)絡(luò)）。 它連接： DCS控制器（MD）（安裝在生產(chǎn)裝置衛(wèi)星控制站內(nèi)）， 操作員站（OS) （安裝在中央控制室內(nèi),衛(wèi)星控制站內(nèi) 也有一個(gè)）， DCS工程師站（ES） （安裝在中央控制室）， 各種用途的應(yīng)用站 (AS) （安裝在中央控制室）， 這種DCS控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)專用協(xié)議的以太網(wǎng) IEEE 802.3 10/100baseT/F。見圖一。 時(shí) 服 器 NTP) 中 歷 間 務(wù) （ 央 史 APC服 器 務(wù) 管 員 程 站 管 員 作 NO1 NO2衛(wèi) 理 工 師 理 操 站 數(shù) 庫 PI NO1 NO

13、6 據(jù) （ 星 NO1 NO8 NO1 NO8 防 墻 火 ) 儀 網(wǎng) 表 絡(luò) 中 控 室 央 制 NO1裝 應(yīng) 站 置 用 工 師 歷 事 程 站 史 件 務(wù) 應(yīng) 站時(shí) 服 器 服 器 用 間 務(wù) 連 歷 續(xù) 史 服 器應(yīng) 站 務(wù) 用 儀 網(wǎng) 表 絡(luò) NO10 裝 應(yīng) 站 置 用 網(wǎng) （ 余 絡(luò) 冗 ） 網(wǎng) 絡(luò) 中 歷 數(shù) 庫 央 史 據(jù) 網(wǎng) 絡(luò) （ 工 師 歷 事 程 站 史 件 務(wù) 應(yīng) 站時(shí) 服 器 服 器 用 間 務(wù) 連 歷 續(xù) 史 服 器應(yīng) 站 務(wù) 用 圖 （ ) APC,WEB,PI,RAS 網(wǎng) 二 絡(luò) 圖二中顯示了7個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們分別是： 圖二中顯示了7個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們分別是： 網(wǎng)絡(luò))

14、 遠(yuǎn)程訪問服務(wù)網(wǎng)絡(luò) (RAS網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 它連接： 每個(gè)DCS系統(tǒng)有一個(gè)起遠(yuǎn)程訪問服務(wù)作用的應(yīng)用工 作站（AS），這些應(yīng)用工作站是與各自的DCS的控制 網(wǎng)絡(luò)（Delta V）相連接的， 8個(gè)專業(yè)遠(yuǎn)程工程師站（ES）（設(shè)置在 CCR內(nèi)的）， 8個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)視員操作站（OS）（設(shè)置在 CCR內(nèi)的）。 這些專業(yè)遠(yuǎn)程工程師站和遠(yuǎn)程監(jiān)視員操作站每 次可以為10套DCS中的任何一套DCS服務(wù)。這個(gè)網(wǎng) 絡(luò)是雙冗余網(wǎng)絡(luò)。 DCS和SIS使用的時(shí)間服務(wù)器（執(zhí)行網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間協(xié)議NTP）， 它確保所有控制器和工作站的時(shí)鐘都 依據(jù)一個(gè)共同的時(shí)間基準(zhǔn)源而相互保持同步。 該基準(zhǔn)時(shí)間通過一個(gè)GPS衛(wèi)星接收器傳遞到 NTP服務(wù)器中。

15、 中央歷史網(wǎng)絡(luò) （PI網(wǎng)絡(luò)） 網(wǎng)絡(luò) 它連接: 各DCS負(fù)責(zé)記錄和儲(chǔ)存工藝數(shù)據(jù)的連續(xù)歷史記 錄應(yīng)用工作站（AS-03），同時(shí)與自己的DCS控制網(wǎng) 絡(luò)連接 ， 此網(wǎng)絡(luò)通過防火墻與設(shè)置在行政大樓辦公室內(nèi)的 中央歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（中央PI）相連接。 他將各生產(chǎn)裝置的工藝數(shù)據(jù)通信到全廠范圍的 中央歷史數(shù)據(jù)庫中，供企業(yè)各部門查閱。 見圖二。 WEB 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) 它連接： 每套DCS系統(tǒng)的負(fù)責(zé)發(fā)送WEB圖形的應(yīng)用工作站 （AS-01）， 通過防火墻與設(shè)置在行政大樓辦公室內(nèi)的辦公室 局域網(wǎng) （OFFICE LAN） 相連接。 他能提供制作成WEB形式的信息和圖形，例如 報(bào)警信息分析報(bào)告 (KPI) 供企業(yè)各部

16、門查閱。 見圖二。 先進(jìn)控制和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò) (APC網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)) 網(wǎng)絡(luò) 它連接： 各裝置的先進(jìn)控制和優(yōu)化系統(tǒng)的APC服務(wù)器， 對(duì)應(yīng)裝置的DCS控制網(wǎng)上的專用OPC應(yīng)用工作站 （AS-04） 。 先進(jìn)控制APC服務(wù)器中的計(jì)算結(jié)果，控制數(shù)據(jù)和DCS的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過APC網(wǎng)絡(luò)相互傳送，可實(shí)時(shí)處理各種設(shè)定點(diǎn) 及其它控制參數(shù)。 OPC應(yīng)用工作站的主要功能是起OPC通信作用和放置 在DCS中沒有的中間計(jì)算模塊。 與該先進(jìn)控制相關(guān)的硬件放置在控制室中。APC網(wǎng)絡(luò) 是冗余的。 APC服務(wù)器還與儀表網(wǎng)絡(luò)連接，在儀表網(wǎng)絡(luò)一節(jié)中說明。 見圖二。 通過MODBUS串行數(shù)據(jù)鏈與 串行數(shù)據(jù)鏈與DCS通信的其它檢 通過 串行數(shù)

17、據(jù)鏈與 通信的其它檢 測(cè)、控制系統(tǒng) 有： A） SIS安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)， 使能在DCS的操作員站上顯示SIS系統(tǒng)的檢 測(cè)數(shù)據(jù)，也可以參加DCS的連鎖邏輯控制和程序 控制。 B） 電氣智能開關(guān)裝置數(shù)據(jù)集中器，例如 INSUM- ICU， 使能在DCS的操作員站上（通過電機(jī)操作面板） 顯示和操作電機(jī)設(shè)備，控制電機(jī)啟動(dòng)、停止、正、 反運(yùn)轉(zhuǎn)和禁止啟動(dòng)等操作。 C） 電氣MCC數(shù)據(jù)集中器和遠(yuǎn)方終端單元， 使能在DCS的操作員站上監(jiān)視供電系統(tǒng)分布， 大功率電機(jī)的電流、溫度等參數(shù)等。 D）火災(zāi)和可燃?xì)怏w報(bào)警連動(dòng)系統(tǒng)（F&G）， E） 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器軸振動(dòng)，軸位移檢測(cè)系統(tǒng)（MMS） ， F）氣相色譜分析儀系統(tǒng)（GC

18、） 。 G） 各DCS之間數(shù)據(jù)通信連接。 的報(bào)警和事件歷史（ SIS的報(bào)警和事件歷史（SOE）用OPC 總 的報(bào)警和事件歷史 ） 線 它連接： 各DCS系統(tǒng)的用于收集報(bào)警和事件歷史（SOE） 的應(yīng)用 工作站（AS-02）， 各生產(chǎn)裝置衛(wèi)星控制站(outstation) 內(nèi)的SIS控制器， 通過安裝在報(bào)警和事件歷史應(yīng)用工作站（AS-02）內(nèi)的 OPC軟件讀取來自SIS系統(tǒng)的SOE報(bào)警和事件歷史（A&E） 信息。 這是個(gè)冗余的網(wǎng)絡(luò)。 見圖四。 系統(tǒng)的AMS HART總線 SIS系統(tǒng)的 系統(tǒng)的 總線 它連接： 各DCS系統(tǒng)的AMS應(yīng)用工作站（AS-01）， 各生產(chǎn)裝置衛(wèi)星控制站內(nèi)的SIS系統(tǒng)I/O點(diǎn)

19、的 HART信號(hào) 轉(zhuǎn)換卡連接， 收集SIS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的資產(chǎn)管理信息。 見圖四。 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 它連接： DCS的總線通信卡H1， 總線冗余電源， 現(xiàn)場(chǎng)儀表專用端子， 現(xiàn)場(chǎng)總線儀表設(shè)備， 基本會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線是執(zhí)行H1協(xié)議，通信頻率 是31.25Kb/s 。 見圖三。 H1卡 卡 每塊H1卡有兩個(gè)通道 每塊 卡有兩個(gè)通道 現(xiàn)場(chǎng)總線電源 現(xiàn)場(chǎng)總線專用端子 總線干線 總線支線 總線干線 現(xiàn)場(chǎng)總線電源 現(xiàn)場(chǎng)總線專用端子 總線支線 總線支線 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備 圖三現(xiàn)場(chǎng)總線圖 2） 安全連鎖（SIS）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) ） 安全連鎖（ ） 中 控 室 央 制 （ 服 器 務(wù) 公 用 控 器 制 （ H51q

20、-HRS) 工 師 程 站 服 器 務(wù) RAS/SO 工 廠 歷 事 應(yīng) 站 史 件 用 AMS/RAS/Web 應(yīng) 站 用 RAS/SO 工 廠 AMS/RAS/Web 歷 事 應(yīng) 站應(yīng) 站 史 件 用 用 安 以 網(wǎng) 全 太 （ HIPRO-S)（ 余 冗 ） 網(wǎng) OPC 控 器 制 （ H51q-HRS) OPC DCS 通 信 （ 余 冗 ） 控 器 制 (H51q-HRS) DCS 通 信 （ 余 冗 ） 衛(wèi) 控 站 NO1 星 制 衛(wèi) 控 站 NO10 星 制 圖（ ） 安 連 ( 四 全 鎖 )系 網(wǎng) 統(tǒng) 絡(luò) 安全連鎖系統(tǒng)（ （1） 安全連鎖系統(tǒng)（SIS）控制 器與外部連接的 ）

21、 網(wǎng) 絡(luò)有： 通過冗余的MODBUS串行鏈與DCS接口。 通過HART串行數(shù)據(jù)鏈與DCS系統(tǒng)的AMS應(yīng)用工作站 （AS-01）連接。 通過OPC總線與DCS系統(tǒng)的收集報(bào)警和事件歷史 （SOE）的應(yīng)用工作站（AS-02）連接。 （2）安全連鎖系統(tǒng)（SIS）內(nèi)部連接的網(wǎng)絡(luò) ： 安全連鎖系統(tǒng)（ ）內(nèi)部連接的網(wǎng)絡(luò)有 冗余的安全以太網(wǎng)（HPRO-S） 每個(gè)衛(wèi)星控制站內(nèi)的安全連鎖系統(tǒng)（SIS）控制器通 過冗余的安全以太網(wǎng)（HPRO-S）與設(shè)置在中央控制室內(nèi) 的公用SIS控制器， 輔助操作臺(tái)上的緊急按鈕和開關(guān)，選擇器， BYPASS開關(guān)等通過硬導(dǎo)線作為DI點(diǎn)輸 入到中央控制室 內(nèi)的公用SIS控制器。這樣連鎖

22、系統(tǒng)用的各種操作開關(guān)動(dòng) 作可以通過安全以太網(wǎng)（HPRO-S）進(jìn)入到設(shè)置在衛(wèi)星控 制站內(nèi)的SIS控制器，參加連鎖邏輯運(yùn)算。 ELOPII總線 設(shè)置在中央控制室內(nèi)的SIS系統(tǒng)工程師站 通過 ELOPII總線與各衛(wèi)星控制站內(nèi)的SIS系統(tǒng)控制器連接， 這樣在中央控制室可以對(duì)全廠10個(gè)SIS系統(tǒng)分別進(jìn)行 工程組態(tài)。 另外在各衛(wèi)星站內(nèi)利用PC機(jī)也可以對(duì)本站內(nèi)的SIS系 統(tǒng)進(jìn)行工程組態(tài)。 見圖 六。 3） 儀表局域網(wǎng) ） 儀表局域網(wǎng)由單工的10/100 baseT以太網(wǎng)組成，作為 通用性的儀表通信網(wǎng)絡(luò) 。 中 控 室 央 制 機(jī) 狀 監(jiān) 器 態(tài) 視 色 儀 譜 工 師 (MMS) 工 師 (GC) 程 站

23、程 站 墻 插 上 座 服 器 務(wù) APC網(wǎng) 絡(luò) 儀 網(wǎng) 表 絡(luò) 色 儀 譜 工 站 作 (GC) 墻 插 上 座 機(jī) 狀 監(jiān) 器 態(tài) 視 采 器 集 (DAQ) 色 儀 譜 工 站 作 (GC) 墻 插 上 座 機(jī) 狀 監(jiān) 器 態(tài) 視 采 器 集 (DAQ) 裝 衛(wèi) 控 站 NO1 置 星 制 裝 衛(wèi) 控 站 NO.10 置 星 制 圖（ ） 儀 局 網(wǎng) 五 表 域 絡(luò) 它連接： （1） 儀表局域網(wǎng)插座（RS485）， ） 儀表局域網(wǎng)插座（ ）， 分布在各生產(chǎn)裝置衛(wèi)星控制站內(nèi)的，中央控制室 （CCR）工程師室內(nèi)的和機(jī)柜室內(nèi)墻上的儀表局 域網(wǎng)插座（RS485）， 使任何裝有訪問軟件的筆記本電腦

24、與此插座相連 接時(shí)就能訪問儀表局域網(wǎng)上的信息。 （2）氣相色譜分析儀系統(tǒng)（GC）控制器 ）氣相色譜分析儀系統(tǒng)（ ）控制器， 在線氣相色譜分析儀系統(tǒng)（GC）網(wǎng)絡(luò)的控制 器（安放在有關(guān)生產(chǎn)裝置的衛(wèi)星控制站內(nèi)）通過儀 表局域網(wǎng)絡(luò)與設(shè)置在中央控制室（CCR）工程師室 內(nèi)（或維修大樓內(nèi)）的GC工程師站連接。 GC 從而能夠?qū)B接在在線氣相色譜分析儀系統(tǒng) （GC）網(wǎng)絡(luò)上的所有氣相色譜儀進(jìn)行組態(tài)和工程 修改，并用于數(shù)據(jù)的采集、診斷、校準(zhǔn)等。 （3） ） 機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（ 機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）： ） 連接到儀表局域網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備有： ? 機(jī)械設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)（MMS） 3500， ? 位于衛(wèi)星控制站內(nèi)的機(jī)器

25、狀況監(jiān)視數(shù)據(jù)采集器（DAQ）， ? 設(shè)置在中央控制室（CCR）工程師室內(nèi)（和維修大樓內(nèi)） 的MMS工程師站， 這樣衛(wèi)星控制站內(nèi)的MMS 3500測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以 傳送至DAQ，而且儀表局域網(wǎng)上的用戶也可以訪問MMS 3500和DAQ中的數(shù)據(jù)。 機(jī)器狀況監(jiān)視服務(wù)器（DAQ）能分析和顯示轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械 動(dòng)態(tài)特性圖形，它所需要的過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是由中央歷史 數(shù)據(jù)庫（PI）通過辦公室局域網(wǎng)（OFFICE LAN）和儀 表局域網(wǎng)提供的。 操作網(wǎng)絡(luò)： （4） APC操作網(wǎng)絡(luò) ） 操作網(wǎng)絡(luò) 先進(jìn)控制和優(yōu)化 APC服務(wù)器通過儀表局域網(wǎng) 絡(luò)與操作員臺(tái)上的一般用途PC機(jī)連接。 這臺(tái)PC機(jī)是操作員與先進(jìn)控制和優(yōu)化（APC）

26、 控制的界面，可以進(jìn)行投運(yùn)APC操作，改變APC APC APC 控制設(shè)定參數(shù)等。 儀表局域網(wǎng)絡(luò)見圖五。 4） 閉路電視（CCTV局域網(wǎng)） ） 閉路電視（ 局域網(wǎng)） 局域網(wǎng) 中央控制室 CCTV 監(jiān)視器 NO1 CCTV 監(jiān)視器 NO10 CCTV 網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字視頻 記錄(DVR) 衛(wèi)星控制站內(nèi) WEB 攝象機(jī) 裝置現(xiàn)場(chǎng)攝象機(jī) 裝置衛(wèi)星控制站 NO1 衛(wèi)星控制站內(nèi) WEB 攝象機(jī) 數(shù)字視頻 記錄(DVR) 裝置現(xiàn)場(chǎng)攝象機(jī) 裝置衛(wèi)星控制站 NO10 圖 六） CCTV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 在閉路電視局域網(wǎng)（CCTV LAN）上連接的有： 閉路電視數(shù)字視頻記錄 / 服務(wù)器（DVR）。 閉路電視攝像頭（安裝在工廠

27、開闊區(qū)域和建筑物內(nèi)） 通過專用電纜 與衛(wèi)星控制站內(nèi)的數(shù)字視頻記錄 / 服務(wù)器 （DVR）相連。 每個(gè)衛(wèi)星控制站內(nèi)的WEB網(wǎng)絡(luò)電視攝像頭， CCR內(nèi)的PC機(jī)監(jiān)視器， 該P(yáng)C機(jī)起到監(jiān)視器作用，可以用于存儲(chǔ)和記錄錄像 數(shù)據(jù)。 通過防火墻與辦公室局域網(wǎng)（OFFICE LAN）連接， 辦公室局域網(wǎng)上的用戶能夠訪問CCTV服務(wù)器，監(jiān)視 閉路電視攝像 鏡頭。 見 圖四 。 5）火災(zāi)和可燃?xì)怏w系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) ） （F&G LAN） ） 火 焰 監(jiān) 器 視 操 員 工 消 站 地 消 站 作 ， 廠 防 ， 區(qū) 防 監(jiān) 操 器 視 作 中 控 室 央 制 (CCR) 火 焰 監(jiān) 器 視 9 F&G 網(wǎng) （ 余 絡(luò) 冗

28、 ） 控 器 制 通 信 控 器 制 通 信 通 (冗 ） 信 余 火 監(jiān) 盤 災(zāi) 視 ( （ 尋 址 可 地 ） 通 信 (冗 ） 余 硬 線 接 火 監(jiān) 盤 災(zāi) 視 ( （ 尋 址 可 地 ） 硬 線 接 煙 霧 火 CCTV 災(zāi) 測(cè) 攝 機(jī) 檢 器 象 火 檢 器 災(zāi) 測(cè) 煙 檢 器 霧 測(cè) 聲 報(bào) 器 光 警 聲 報(bào) 器 光 警 火 檢 器 災(zāi) 測(cè) 火 CCTV 災(zāi) 攝 機(jī) 象 衛(wèi) 控 站 NO10 星 制 衛(wèi) 控 站 NO1 星 制 圖 七 可 氣 和 災(zāi) 統(tǒng) 絡(luò) （ ) 燃 體 火 系 網(wǎng) 圖 本網(wǎng)絡(luò)連接： 每個(gè)衛(wèi)星控制站內(nèi)的火災(zāi)和可燃?xì)怏w控制器， 該控制器有三個(gè)作用： 接收來自可

29、燃?xì)怏w檢測(cè)器的信號(hào)，與 Minerva M80 火災(zāi)報(bào)警盤通信， 組態(tài)F&G連鎖、報(bào)警邏輯，并驅(qū)動(dòng)消防執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 報(bào)警燈，報(bào)警喇叭， 通過Modbus與DCS通信，使能在DCS上顯示F&G系 統(tǒng)信息，同時(shí)通過硬接線與SIS連接執(zhí)行連鎖任務(wù)。 Minerva M80火災(zāi)報(bào)警盤可以連接各種可尋地址的火焰， 煙霧，手動(dòng)報(bào)警按鈕等檢測(cè)器。 CCR中的三臺(tái)F&G系統(tǒng)工作站， 這三臺(tái)F&G工作站作為全廠火災(zāi)和可燃?xì)怏w監(jiān)視 系統(tǒng)的備份，當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，此F&G系統(tǒng)工作 站可以在中央控制室（CCR）內(nèi)監(jiān)視全廠的安全狀況。 工廠和當(dāng)?shù)毓I(yè)開發(fā)區(qū)的消防站， 消防站內(nèi)的F&G工作站可以監(jiān)視全廠安全狀況，并發(fā)

30、 出指令通過F&G網(wǎng)絡(luò)由各衛(wèi)星控制站內(nèi)的火災(zāi)和可燃?xì)?體控制器面板向全廠發(fā)出警報(bào)。 F&G系統(tǒng)的UPS備用電源是24小時(shí)的。 見圖七。 6） 電氣局域網(wǎng)絡(luò) （MCC LAN） ） GPS 時(shí)間 服務(wù)器 SCADA 工程師站 SCADA 服務(wù)器 低壓電機(jī)工 程師站 中央控制室 電氣MCC 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 衛(wèi)星電氣站 遠(yuǎn)方終端單元 MODBUS 通信 MODBUS 通信 冗余） 數(shù)據(jù)集中器 LON總線 工程師站 電機(jī)參數(shù) 采集器 NO 1 NO 128 硬線連接 電機(jī)變頻器及通信 電氣供電分配系統(tǒng) 低壓電機(jī)控制器 系統(tǒng) 圖 （八） 電氣MCC網(wǎng)絡(luò) 電機(jī)控制總線 （LON） 使用智能開關(guān)裝置，（例如INS

31、UM- MCU）對(duì)電機(jī)和 其它電氣設(shè)備進(jìn)行控制。 電機(jī)控制總線（LON）最多可以連接128臺(tái)智能開關(guān) （ 裝置，并與各配電室內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器相連接（例如 INSUM- ICU）。 數(shù)據(jù)集中器 （INSUM ICU） 電氣局域網(wǎng)絡(luò) （MCC LAN）將衛(wèi)星控制站內(nèi)的 各數(shù)據(jù)集中器（INSUM ICU）連接起來。 DCS所要求的所有低壓電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和電機(jī)的功率，溫 度等參數(shù)通過這個(gè)鏈接進(jìn)行傳送，由中央控制室（CCR） 內(nèi)的操作員負(fù)責(zé)對(duì)所有電機(jī)的監(jiān)控。 數(shù)據(jù)集中器與DCS通過冗余的Modbus通信連接， 操作員能夠通過各裝置DCS操作員站畫面上的電機(jī)操作 畫面訪問所有的電機(jī)。當(dāng)DCS聯(lián)鎖需要進(jìn)行電機(jī)的

32、啟動(dòng)、 停止或啟動(dòng)禁止操作時(shí)，都應(yīng)通過該雙冗余Modbus串行 鏈完成。 但是SIS聯(lián)鎖系統(tǒng)需要進(jìn)行電機(jī)的啟動(dòng)、停止或啟動(dòng)禁 止操作時(shí)，則由智能開關(guān)裝置采用硬連接線方式與電機(jī)控 制回路連接。 遠(yuǎn)方終端單元（ 遠(yuǎn)方終端單元（RTU560） 各配電室內(nèi)的遠(yuǎn)方終端單元（RTU560）能夠收集大 功率高壓電機(jī)繞組溫度等參數(shù)和電氣供電分布系統(tǒng)的 狀態(tài)數(shù)據(jù)，并連接變頻控制器。遠(yuǎn)方終端單元 （RTU560）同時(shí)也通過MODBUS串行鏈與對(duì)應(yīng)衛(wèi)星 控制站內(nèi)的DCS通信連接。 DCS 電氣局域網(wǎng)絡(luò) （MCC LAN） 電氣局域網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以太網(wǎng)（TCP/IP），它將下列設(shè) 備連接起來： 各配電室內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器（I

33、NSUM ICU） 遠(yuǎn)方終端單元（RTU560）， 放置在各配電室內(nèi)的SCADA系統(tǒng)工程師站， 它可以對(duì)整個(gè)配電分布系統(tǒng)的狀態(tài)和所有電機(jī)運(yùn)行狀況 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可以對(duì)它們進(jìn)行工程組態(tài)。 在中央控制室（CCR）中安裝有SCADA服務(wù)器， SCADA工程師站和低壓電機(jī)工程師站。 它們同樣可以對(duì)整個(gè)配電分布系統(tǒng)的狀態(tài)和所有電機(jī) 運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可以對(duì)它們進(jìn)行工程組態(tài)。 見圖八。 7）實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) ） (LIMS LAN) 它連接： 各種實(shí)驗(yàn)室分析器， 手動(dòng)分析數(shù)據(jù)輸入設(shè)備， 分析儀數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器， 傳遞的數(shù)據(jù)包括各種分析器測(cè)得的數(shù)據(jù)、手工輸入的數(shù) 據(jù)以及計(jì)算所得數(shù)據(jù)。 通過防火墻與辦公室局域

34、網(wǎng)相連。 見圖九。 實(shí)驗(yàn)室 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 管理員工作站 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器 手工數(shù)據(jù)輸入 工作站 各種分析儀表 各種分析儀表 圖 九） 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 8）辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN） ） 國(guó) 互 網(wǎng) 際 聯(lián) 絡(luò) 裝 維 置 護(hù) 管 網(wǎng) 理 絡(luò) 辦 室 域 用 (200戶 公 局 網(wǎng) 戶 ） P MS 中 歷 央 史 網(wǎng) PI 絡(luò) 防 墻 火 辦 室 域 OFFICE LAN 公 局 網(wǎng) 冗 防 墻 余 火 網(wǎng) 絡(luò) 實(shí) 室 息 驗(yàn) 信 管 網(wǎng) 理 絡(luò) LIMS 網(wǎng) 絡(luò) 儀 局 網(wǎng) 電 局 網(wǎng) 表 域 絡(luò) 氣 域 絡(luò) 圖 十 辦 室 域 （ ） 公 局 網(wǎng) 工廠的網(wǎng)絡(luò)分成二大部分： 生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，

35、 管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)， 它們分別與工廠的辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN） 相連 接， 生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過冗余的防火墻隔離后與辦公室局域網(wǎng)。 與辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN）相連接的生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng) 與辦公室局域網(wǎng) ） 絡(luò)有如下： 絡(luò)有如下 WEB服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) （web server LAN）， CCTV網(wǎng)絡(luò)， 儀表網(wǎng)絡(luò) （INSTRUMENT LAN）， 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) (LIMS LAN)， 電氣局域網(wǎng)絡(luò)（MCC LAN） 與辦公室局域網(wǎng) （OFFICE LAN）相連接的管理系統(tǒng) ） 網(wǎng)絡(luò)有如下： 網(wǎng)絡(luò)有如下 裝置信息管理系統(tǒng)（PIMS）， 中央歷史數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò) （PI網(wǎng)絡(luò)）， 中央歷史數(shù)據(jù)

36、庫網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器與辦公室局域網(wǎng)連接， 使辦公室局域網(wǎng)上的用戶可以訪問PI歷史數(shù)據(jù)庫。同時(shí) 裝置信息管理系統(tǒng)（PIMS）也從PI歷史數(shù)據(jù)庫中調(diào)用工 藝數(shù)據(jù)。 國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò) 辦公室局域網(wǎng)通過瀏覽器服務(wù)器和防火墻與國(guó)際互 聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)連接。 總共大約有200個(gè)用戶連接到辦公室局域網(wǎng)上，可 以通過它訪問其它網(wǎng)絡(luò)上的信息。 見 圖十。 4. FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的使用 1） FF現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種工廠現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)， 它是信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)結(jié)合的新技術(shù)， 它的優(yōu)點(diǎn)是： FF現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性、互操作性與互用性， FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治化， FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制功

37、能高度分散化， FF現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)為全數(shù)字化技術(shù)，準(zhǔn)確性與可靠性高， 為今后數(shù)字技術(shù)在控制系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)， FF現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)安裝材料與調(diào)試工作量減少， FF現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)為降低設(shè)備的生命周期成本提供工具， ? ? ? ? ? 現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性， （1） . FF現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性， ） 現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放性 互操作性與互用性 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的關(guān)鍵特性是可互操作性，為了實(shí)現(xiàn)互 操作性，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備必須有一個(gè)設(shè)備描述文件 （DD，Device Description),為對(duì)象設(shè)備提供描述，使控 制系統(tǒng)或主機(jī)能夠理解設(shè)備中數(shù)據(jù)的意義，DD文件好比 是一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，PC機(jī)上裝了這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序

38、，就能認(rèn) 識(shí)和操作這臺(tái)設(shè)備，例如打印機(jī)。FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)已 經(jīng)為所有標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊和轉(zhuǎn)換器模塊提供了DD文件， 供應(yīng)商可以拿來使用。同時(shí)供應(yīng)商也可以附加自己的特 定特性，例如設(shè)備標(biāo)定和故障診斷功能的人機(jī)接口的數(shù) 據(jù)意義。 （2）FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治化 ） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治化 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備將微處理器置入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制儀 表中，具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，實(shí)現(xiàn)一對(duì) 傳輸線接多臺(tái)儀表，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)。將傳感 測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能在現(xiàn) 場(chǎng)總線設(shè)備中完成，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還能完成控制的 基本功能。 ? FF現(xiàn)場(chǎng)總線的壓力和差壓變送器如果測(cè)量量程 不超過該傳感器的最大量

39、程范圍，則在變送器的 AI模塊中通過設(shè)定XD-SCALE和OUT-SCALE參 數(shù)就可以修改和設(shè)置該變送器的測(cè)量量程，無需 像4-20mA傳統(tǒng)變送器那樣用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器來改 變和校驗(yàn)變送器的量程。 ? （3） 系統(tǒng)控制功能高度分散化 ） 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是全分散性控制系統(tǒng)的 體系結(jié)構(gòu)，控制功能可以分散在各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)智 能儀表中，例如串級(jí)控制回路的主回路PID 模塊可設(shè)置在主回路的變送器內(nèi)，副回路的 PID模塊設(shè)置在閥門定位器中。這樣減輕 DCS與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的通訊負(fù)荷，簡(jiǎn)化系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性。 （4） 數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展迅速， ） 數(shù)字信息技術(shù)發(fā)展迅速， 為今后數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ) 現(xiàn)場(chǎng)總線

40、設(shè)備的智能化、數(shù)字化與模擬信號(hào)相比， 數(shù)字信號(hào)傳輸抗干擾能力強(qiáng)，精度高，減少了傳送誤 差，提高系統(tǒng)的可靠性。 ? 隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，各種功能更加強(qiáng)大現(xiàn)場(chǎng)儀表 和功能模塊不斷產(chǎn)生，現(xiàn)場(chǎng)總線的全數(shù)字化系統(tǒng)為它 們的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 （5） 節(jié)省安裝材料和調(diào)試工作量 ） 線網(wǎng)段（Segment）最多連接9-12個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，其 中有增加3臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的余量。儀表電纜、端子、 電纜槽、橋架的用量減少，接線及查線的工作量減少。 當(dāng)需要增加現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備時(shí)，可就近連接在現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總 線網(wǎng)段上，既節(jié)省投資，又減少設(shè)計(jì)、安裝的工作量。 據(jù)有關(guān)典型試驗(yàn)工程的測(cè)算資料表明，可節(jié)約安裝費(fèi)用 30以上。 現(xiàn)場(chǎng)總線系

41、統(tǒng)的接線簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)規(guī)定一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總 由于FF總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的性能穩(wěn)定，精度高， 量程改變方便等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐說明FF總線現(xiàn)場(chǎng)變 送器和閥門定位器在安裝前無需進(jìn)行單表的校 驗(yàn)調(diào)試，在安裝后，如果在DCS的資源管理器 中能夠檢查現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備參數(shù)是正確的，則這 臺(tái)總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就是正常的，閥門的行程在 DCS中做回路調(diào)試時(shí)再進(jìn)行檢查。節(jié)省了調(diào)試 時(shí)間和調(diào)試費(fèi)用。但是，有些閥門供應(yīng)商安裝 了Emerson的FF總線閥門定位器后沒經(jīng)過聯(lián)調(diào) 和測(cè)試就出廠了，所以在現(xiàn)場(chǎng)回路調(diào)試時(shí)調(diào)整 工作量就比較大。 （6）利用資產(chǎn)管理系統(tǒng)功能（AMS）， ）利用資產(chǎn)管理系統(tǒng)功能（ ）， 降低設(shè)備運(yùn)行生命周期成本 由于FF現(xiàn)場(chǎng)總線控

42、制設(shè)備具有更多的自診 斷參 數(shù)和故障自診斷能力，并通過數(shù)字通信方式將診斷 維護(hù)信息送往DCS，管理人員通過DCS的資產(chǎn)管理 系統(tǒng)（AMS）查詢所有儀表設(shè)備的運(yùn)行情況，診斷 維護(hù)信息，尋找故障，以便早期分析故障原因并快 速排除，儀表設(shè)備狀況始終處于維護(hù)人員的遠(yuǎn)程監(jiān) 控之中。與此同時(shí)，根據(jù)AMS系統(tǒng)提供的信息準(zhǔn)確 地制定大修或搶修的作業(yè)計(jì)劃和備件準(zhǔn)備，不必進(jìn) 行調(diào)節(jié)閥的周期性的輪流解體檢修，縮短停工維修 時(shí)間，節(jié)約維修費(fèi)用，降低生命周期成本。 （7）模型裝置 總線技術(shù)的 ）模型裝置FF總線技術(shù)的 應(yīng)用投資分析 假定某一模擬裝置的設(shè)備配置如下： ? 現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備數(shù)量：2367 ? FF總線Segme

43、nt數(shù)量：526 ? 平均Segment使用率：4.5臺(tái)/Segment ? 采用FF總線技術(shù)電纜與專用端子接線箱的數(shù)量 設(shè)備與材料類型 儀表接線箱（帶10-port MagaBlock x 2） 分支電纜（每臺(tái)設(shè)備按45米） 總線電纜（2對(duì)對(duì)屏總屏電纜，長(zhǎng)度按 600 米） 數(shù)量 263 個(gè) 米 米 采用常規(guī)技術(shù)電纜與接線箱的數(shù)量 設(shè)備與材料類型 儀表接線箱（帶36端子） 分支電纜（每臺(tái)設(shè)備按45米） 主電纜 （12對(duì)對(duì)屏總屏電纜， 長(zhǎng)度按600米） 數(shù)量 296 個(gè) 米 米 FF總線技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的投資比較 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜采用進(jìn)口電纜， 平均Segment使用率：4.5臺(tái)/Segment 單

44、位：萬元（人民幣） 投資項(xiàng)目 投資1：DCS系統(tǒng) FF技術(shù) 1640 常規(guī)技術(shù) 1321.5 3092.5 148 760.1 5322.1 FF技術(shù)/常規(guī)技術(shù) +24.1% +1.2% +47.8% +66.6% +17.5% 3130 投資2：現(xiàn)場(chǎng)儀表 投資3：現(xiàn)場(chǎng)接線箱 218.8 投資4：儀表電纜 合計(jì) 1266.3 6255.1 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜采用進(jìn)口電纜， 如果將Segment使用率提高到平均6臺(tái)/Segment, 單位：萬元（人民幣） FF技術(shù) 投資項(xiàng)目 1466.3 投資1：DCS系統(tǒng) 3130 投資2：現(xiàn)場(chǎng)儀表 投資3：現(xiàn)場(chǎng)接線箱 164.7 投資4：儀表電纜 合計(jì) 1032.

45、3 5793.3 常規(guī)技術(shù) 1321.5 3092.5 148 760.1 5322.1 FF技術(shù)/常規(guī)技術(shù) +11% +1.2% +11.3% +35.8% +8.85% 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜采用國(guó)產(chǎn)電纜 如果將Segment使用率提高到平均6臺(tái)/Segment, 單位：萬元（人民幣） FF技術(shù) 投資項(xiàng)目 1466.3 投資1：DCS系統(tǒng) 3130 投資2：現(xiàn)場(chǎng)儀表 投資3：現(xiàn)場(chǎng)接線箱 164.7 投資4：儀表電纜 合計(jì) 322.8 5083.8 常規(guī)技術(shù) 1321.5 3092.5 148 760.1 5322.1 FF技術(shù)/常規(guī)技術(shù) +11% +1.2% +11.3% -57.5% -4.5%

46、結(jié)論 采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，降低建設(shè)投資的關(guān)鍵要素： 采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，降低建設(shè)投資的關(guān)鍵要素： 1. 提高Segment的使用率。 提高Segment的使用率。 Segment的使用率 采用國(guó)產(chǎn)總線電纜。 2. 采用國(guó)產(chǎn)總線電纜。 認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)越性就是節(jié)省電纜是片面的觀點(diǎn)， 它的精髓在于全部信息化和智能化?，F(xiàn)場(chǎng)總線是并不昂 貴的高新技術(shù)，性能提高但總體節(jié)?。òㄔO(shè)計(jì)，設(shè)備， 材料，施工，維護(hù)等）貫穿了系統(tǒng)的全生命和全周期， 使用系統(tǒng)的規(guī)模越大，優(yōu)越性將體現(xiàn)的越明顯。 2） FF總線物理層 開放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）的參考模型有7層，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng) 總線技術(shù)利用其中的物理層（第一層），數(shù)據(jù)鏈路層 （第

47、二層），應(yīng)用層（第七層）。 物理層： 信息的轉(zhuǎn)換過程是： 有用的信息先轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)， 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，統(tǒng)一以二進(jìn)制代碼表示數(shù)據(jù)的不同形 式，然后再經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換成可以在物理介質(zhì)中傳輸?shù)奈?理信號(hào)。 物理層是面對(duì)信號(hào)流傳送的，它要解決傳輸介質(zhì)，信號(hào) 通道類型，數(shù)據(jù)與信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換等問題。另外物理層 標(biāo)準(zhǔn)要給出物理接口的機(jī)械、電氣功能和規(guī)程特性，使 各廠家制造的設(shè)備能夠互相兼容。 （1） 物理信號(hào)轉(zhuǎn)換 現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)是采用曼徹斯特碼，在發(fā)送端將數(shù)據(jù)信 號(hào)編碼成 電流輸送信號(hào)。它稱為“同步串行”信號(hào)，串行 數(shù)據(jù)流中包含了時(shí)鐘信息和數(shù)據(jù)信息。 T/2 T 時(shí)鐘 信號(hào) 1 0 1 1 0 0 曼徹斯特特 碼

48、1 0 在每個(gè)時(shí)鐘位信號(hào)的中間T/2的地方發(fā)生一次中間跳變作 為同步之用，當(dāng)信號(hào)是“1”時(shí)向下跳變，當(dāng)信號(hào)是“0”時(shí) 向上跳變。 在接收端再將“編碼電流輸送信號(hào)”返回成“數(shù)據(jù)信號(hào)”。 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段（ （2） H1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段（Segment）硬件的 ） 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段 ） 限制條件 FF現(xiàn)場(chǎng)總線段的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮網(wǎng)段總的電流負(fù)載、 電纜型號(hào)、總線干線長(zhǎng)度、總線支線長(zhǎng)度、電壓降 和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量等。H1總線網(wǎng)段上可以掛的設(shè)備 最大數(shù)量受到設(shè)備之間的通信量、電源的容量、總 線可分配的地址、每段電纜的阻抗等因素的影響。 ? 設(shè)計(jì)可以使用Emerson過程管理公司提供的“現(xiàn) 場(chǎng)總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)工具”來檢查。 A

49、每個(gè)總線網(wǎng)段上 設(shè)備數(shù)量規(guī)定 每個(gè)總線網(wǎng)段上FF設(shè)備數(shù)量規(guī)定 每個(gè)總線網(wǎng)段上最多安裝12臺(tái)FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。工程設(shè) 計(jì)時(shí)按每根總線網(wǎng)段上安裝9臺(tái)FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備考慮（每根總 線網(wǎng)段將來可再安裝3臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備）。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，乙烯工 程每個(gè)總線網(wǎng)段上平均安裝5.8臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。 B 每根總線電纜長(zhǎng)度規(guī)定 現(xiàn)場(chǎng)總線允許的電纜長(zhǎng)度： A型 單屏蔽雙絞線，0.8mm2（18#AWG）,最大距離1900米。 B型 總屏蔽多雙絞線，0.32mm2 （22#AWG）,最大距離1200米。 實(shí)際使用中掌握每根總線電纜長(zhǎng)度（干線加各支線總長(zhǎng)度 之和）不應(yīng)超過1200米。總線上設(shè)備總數(shù)在1-12臺(tái)時(shí)，單根 支線長(zhǎng)

50、度不應(yīng)超過120m。支線電纜長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。 C 每個(gè)總線網(wǎng)段電源 a）總線網(wǎng)段電源模塊包括： FF電源調(diào)整器，冗余配置。電源調(diào)整器的作用 是阻止 總線上的頻率信號(hào)（31.25Kbps)不被電源短路。 主配電電源，冗余配置。該電源必須對(duì)地隔離。 終端器，每個(gè)網(wǎng)段有兩個(gè)終端器，分別接在該網(wǎng) 段的 兩端，一個(gè)在FF電源模塊中，另一個(gè)在現(xiàn)場(chǎng)專用 端子塊 箱內(nèi)。 電源模塊輸出電電28V，電流35mA壓。能熱插拔，不影 響正常通信，電源發(fā)出故障信號(hào)接點(diǎn)，用硬接線連到DCS 中報(bào)警。 b) 終端器有兩個(gè)功能： 由于通信信號(hào)是以電流信號(hào)發(fā)送，以電壓信號(hào)接收，終 端器起到電流/電壓轉(zhuǎn)換的作用，將15-20mA轉(zhuǎn)

51、換成0.751V； 信號(hào)反射會(huì)干擾正常數(shù)字信號(hào)的傳輸，終端器可以消除 信號(hào)反射，提高信息傳輸?shù)目煽啃浴?冗余電源系統(tǒng)模塊 冗余連接線 報(bào)警回路 隔離電源調(diào)制器 冗余24VDC電源輸入 電源輸入 冗余 25V, 350mA 輸出 調(diào)換電源模塊無須 從新連接總線 b) 現(xiàn)場(chǎng)專用接線箱： 為了防止總線回路受潮，儀表和接線箱與總線電纜 連接使用防爆電纜密封接頭。規(guī)定采用MTL公司提供的 增安型（EEx e）接線箱。 采用FF總線專用 端子塊與各FF設(shè)備連接。每個(gè)總線專 用 端子塊有短路保護(hù)作用，短路時(shí)指示燈亮，保證一個(gè) 支路短路時(shí)不影響其它支路的FF總線設(shè)備。短路保護(hù)器 將限制每支路的短路電流不超過6

52、0mA。 現(xiàn)場(chǎng)總線專用接線箱 電源指示燈亮 9V 短路保護(hù)故障指示器 故障指示器 短路保護(hù) 導(dǎo)線連接端子 2, 4, 8 and 10 drop versions D 屏蔽電纜的連接 關(guān)于屏蔽線的連接，在FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備上，支線電纜 的屏蔽線要剪斷，并要用絕緣帶包好。各段總線電纜的屏 蔽線應(yīng)在接線箱內(nèi)通過接地端子連接起來，屏蔽線只能在 機(jī)柜側(cè)（Marshalling）的端子接地，中間任何地方對(duì)地絕 緣要良好，起到防止靜電感應(yīng)和低頻（）干擾的 作用。 如果干線電纜是多芯電纜，則不同總線網(wǎng)段的分屏蔽 線不應(yīng)在接線箱（JB）內(nèi)被互相連接在一起，也不能與總 屏蔽線連在一起。 鎧裝鋼絲要求在現(xiàn)場(chǎng)和機(jī)柜側(cè)

53、兩端接地，起到防止雷 電干擾的影響。這種兩端接地的原理與金屬電纜橋架要每 隔一段距離接地情況一樣。 分屏蔽僅在機(jī)柜側(cè)接地 鎧裝鋼絲在兩端接地 多芯電纜的總屏蔽在 兩端接地，起到防雷 擊作用 起到防雷擊作用 多芯電纜的總屏蔽在 兩端接點(diǎn)，起到防雷擊作用 E 現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 每個(gè)總線網(wǎng)段上，采用“樹型”配線拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu) 不能使用雙樹岔拓樸結(jié)構(gòu), F 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段上重要設(shè)備設(shè)置原則 級(jí)控制閥：一個(gè)總線網(wǎng)段上只允許連接一個(gè)級(jí)控 制閥，該網(wǎng)段只連接與該控制閥直接相關(guān)的測(cè)量?jī)x表。 ? 級(jí)控制閥：一個(gè)總線網(wǎng)段上允許連接一個(gè)級(jí)控制 閥，該網(wǎng)段還可連接一個(gè)級(jí)控制閥。不允許連接其 它級(jí)或級(jí)控制閥。 ? 級(jí)控制閥

54、：一個(gè)總線網(wǎng)段上允許連接二個(gè)級(jí)控制 閥，或者一個(gè)級(jí)控制閥和一個(gè)級(jí)控制閥。不允許 連接級(jí)控制閥。 ? 對(duì)于一些特定的設(shè)備，例如精餾塔，與塔底再沸器有 關(guān)的FF總線設(shè)備應(yīng)與塔項(xiàng)冷卻器有關(guān)的FF總線設(shè)備 應(yīng)放置在不同的總線網(wǎng)段上。 ? 對(duì)于一些多參數(shù)測(cè)量的設(shè)備，例如多點(diǎn)溫度和壓力測(cè) 量的反應(yīng)器，則FF總線設(shè)備應(yīng)均勻地分布在一個(gè)以 上的網(wǎng)段上。 3） 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層的功能是管理和控制信息在 總線上的傳送。 （1） 鏈路活動(dòng)調(diào)度器（LAS） ） 鏈路活動(dòng)調(diào)度器（ ） 鏈路活動(dòng)調(diào)度器（LAS）有4個(gè)功能： 是管理現(xiàn)場(chǎng)總線上的通信，確定時(shí)刻表， 發(fā)布強(qiáng)制數(shù)據(jù)信息（CD），允許數(shù)據(jù)在總線上發(fā)布， 網(wǎng)段上設(shè)備活動(dòng)維護(hù)表管理， 發(fā)布通信令牌（PT），允許非周期通訊。 鏈接