现场总线控制系统(FCS)(8)

2019-05-18 15:08

图2.3.3-8 SPLT功能块

SPLT功能块是控制模块,用作分程控制、顺序控制和输出选择器。当A-TYPE=1时,SPLT作为输出选择器使用,若IN-D=0,OUT-1输出;若IN-D=1,OUT-2输出;当A-TYPE=2或3时,SPLT作为分程器使用,只是功能不同。

其它九个功能块是AALM、CIAD、CIDD、COAD、CODD、SPG、ABR、DBR、DENS,若要详细了解,可参照相关参考资料。

三、 监控软件

监控软件是必备的直接用于生产操作和监视的控制软件包,其功能十分丰富,流行的有:FIX、INTOUCH、AIMAX、VISCON等。该系统选用AIMAX,要完成的主要任务有:

(1)实时数据采集。将现场的实时数据送入计算机,并置入实时数据库的相应位置。

(2)常规控制计算与数据处理。如标准PID,积分分离,超前滞后,比例,一阶、二阶惯性滤波,高选、低选,输出限位等。

(3)优化控制。在数学模型的支持下,完成监控层的各种先进控制

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功能,如卡边控制、专家系统、预测控制、人工神经网络控制、模糊控制等。

(4)逻辑控制。完成如开、停车等顺序启停过程。

(5)报警监视。监视生产过程的参数变化,并对信号越限进行相应的处理,如声光报警等。

(6)运行参数的画面显示。带有实时数据的流程图、棒图显示,历史趋势显示等。

(7)报表输出。完成生产报表的打印输出。

(8)操作与参数修改。实现操作人员对生产过程的人工干预,修改给定值、控制参数和报警限等。

四、设备管理

自动化仪表的设备管理是现场总线仪表发展引出的新概念。由于模拟仪表只能提供过程参数的测量信号,不能提供任何别的信息,因而设备管理无从谈起。随着工厂越来越严格的质量标准及法规要求,人们对现场测量和控制设备的要求随之提高,不仅要求现场设备能提供过程参数的测量信息,还要能提供包括设备自身及过程的某些诊断信息,管理信息等。而由于现场总线仪表内部各种专用集成电路技术、以及现场总线其他软硬件技术的发展,有条件赋予现场设备更多,更强的智能化功能。在现场总线设备通过现场总线传送的数字信号中,除了过程变量的测量值以外,还含有设备运行的状态信息以及设备制造商提供的设备制造信息等。现场总线设备管理系统的目的就是充分发挥智能设备各种功能与信息的作用,让它们为提高过程控制和管理水平服务。这里的设备管理包括对现场总线系统中的现场智能仪表的管理、操作和维护。充分运用

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现场总线仪表所赋予的丰富的管理信息,直观、全面地反映现场设备状态,以便把传统经验型的,被动的维护管理模式,改变成可预测性的设备管理与维护模式。例如Fisher-Rosemount公司推出的设备管理系统(AMS)。

第四节 应用实例—炼油厂现场总线控制系统

胜华炼油厂50万吨/年常减压蒸馏-氧化沥青联合装置包括:电脱盐、三注、初馏塔、常压塔、减压塔、氧化沥青、减粘、电精制,加热炉、减一中蒸汽发生器和公用工程部分,工艺过程复杂,产品数量多,产品质量要求高。

为了提高生产过程的自动化水平,使该装置“安、稳、长、满、优”运行;为了适应校办工厂必须满足“生产、教学、科研”的要求,该装置采用了三冗余的数字化控制系统--现场总线控制系统FCS、工业控制计算机、Smar公司的302系列现场总线仪表、电Ⅲ型仪表和施耐得公司的PLC。

FCS控制系统上位机采用工业PC机作为硬件平台,以WINDOWS 95为操作平台。计算机操作站上的人机界面组态是通过美国TA公司的AIMAX组态软件完成的。AIMAX通过驱动程序与FCS和PLC接口。FCS的控制策略组态由SMAR公司开发的现场总线组态软件SYSCON来完成。PLC系统的组态是通过施耐得公司的组态软件Modsoft实现的。

一、系统硬件配置

在进行FCS设计之前,必须做出某些初始考虑,主要有:打算用什么

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现场总线仪表,要用到哪些功能块,各需要多少台;需要多少个通道,需要几块PCI卡等。这首先要做出控制方案,还要知道FCS中有哪些容量限制。

1、 FCS中的容量限制与要求

⑴ 每台PC机最多可以插8块PCI卡;

⑵ 每块PCI卡有4个通道(即4条现场总线); ⑶ 每个通道可以挂接16台现场总线仪表;

⑷ 若是有防爆要求,还要接安全栅。由于每个安全栅只能带4台现场总线仪表,因此每个通道需要4个安全栅;

⑸ 每条现场总线的两端必须接BT302(成对出现);

⑹ 为了完成管理现场总线设备之间的通信,每个通道必须有一个‘Master’。 2、系统配置

该系统由三台工控机构成互为冗余的计算机操作站,每个操作站通过双屏卡挂接两台显示器,整个系统可以同时显示6个不同画面,以便满足同时设4个操作岗位和2个教学岗位的要求。每台工控机内插4块过程控制接口卡(PCI),每卡有4个通道,每个通道可挂接16块302系列现场总线仪表,理论上讲4块PCI卡可挂接256块现场总线仪表,根据实际情况该系统安装了152块现场总线仪表,分挂在全部16条通道上,处理控制回路63个。为了将现场仪表和控制室间进行隔离,每个通道可挂接4个总线安全栅SB302,每个安全栅可挂接4块现场总线仪表,使全系统具有本质安全特征。

考虑到目前现场总线仪表价格仍偏高,不参与控制而只用于显示的121个模拟量和全部53个开关量通过PLC进机。该系统共使用三台PLC,通过SA85网络适配器和Modicon的Modbus Plus分支器与系统的三台工

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控机构成Modbus Plus通讯网络,通信介质采用同轴电缆或屏蔽双绞线,传输速率可达1M bps。

系统硬件配置图如图2.3.4-1所示:

图2.3.4-1 FCS系统硬件配置图

二、控制策略组态

1、地址分配

在现场总线系统中,不同的通道可以有相同的地址,而在同一通道中地址是绝对不能相同的,并且地址不能为0,否则会出现不可预料的后果。

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