基金會現(xiàn)場總線FF技術(shù)在焦?fàn)t計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

項(xiàng)目概述
（一）、 項(xiàng)目背景
　　天津市第二煤氣廠煉焦車間是全廠生產(chǎn)的核心和經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的重要來源，其生產(chǎn)自動化程度和管理、調(diào)度水平直接關(guān)系到每一爐氣、每一爐焦的生產(chǎn)和質(zhì)量。煉焦車間有三座焦?fàn)t，一、二號爐是八十年代初期建造的，生產(chǎn)參數(shù)的監(jiān)測和控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)采用的全部是模擬儀表， 90年一、二號爐采用BITBUS采集站，在車間級、廠級調(diào)度系統(tǒng)中只實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，原系統(tǒng)已不能更好地滿足生產(chǎn)需要，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)的硬件也已被更新?lián)Q代，維護(hù)非常困難。而90年建造的三號焦?fàn)t，采用的則是DCS系統(tǒng)，只對三號爐實(shí)行了監(jiān)控，相對一、二號爐是一個獨(dú)立系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，越來越迫切地需要對一、二號焦?fàn)t控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制，對整個焦?fàn)t系統(tǒng)進(jìn)行一個統(tǒng)一的管理，因此廠方準(zhǔn)備在煉焦車間要進(jìn)行一系列的技術(shù)創(chuàng)新。

　　沈陽自動化研究所在“九五”攻關(guān)項(xiàng)目中承擔(dān)了“新一代全分布式控制系統(tǒng)軟件”研究開發(fā)，其研究成果及與其相關(guān)的現(xiàn)場總線技術(shù)真正滿足煉焦車間自動化系統(tǒng)的需求。沈陽自動化研究所也竭誠為廠服務(wù)，提供免費(fèi)開發(fā)，把煉焦車間計算機(jī)系統(tǒng)做為現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用的示范工程，采用現(xiàn)場總線技術(shù)，在繼承現(xiàn)有遺產(chǎn)的同時對老企業(yè)實(shí)現(xiàn)改造，同時通過現(xiàn)場總線技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用示范，促進(jìn)現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的發(fā)展。

（二）、項(xiàng)目涉及的煉焦車間的生產(chǎn)工藝：

　　煉焦車間是煤氣廠的主要生產(chǎn)車間。它是把來自備煤車間煤塔中的質(zhì)量均勻的配合煤倒入裝煤車，經(jīng)計量后由裝煤車裝入炭化室，按規(guī)定時間在隔絕空氣情況下，高溫干餾。煤中的揮發(fā)份逸出，成為荒煤氣進(jìn)入上升管、橋管各集氣管，經(jīng)循環(huán)氨水噴灑冷卻后進(jìn)入凈化車間進(jìn)行凈化，凈化后煤氣一部分回送至煉焦車間供焦?fàn)t加熱，剩余的絕大部分出廠供居民使用。焦?fàn)t中干餾后的煤變?yōu)榻固浚墒旌蟮慕固坑赏平管囃瞥觯?jīng)攔焦車導(dǎo)焦柵導(dǎo)至熄焦車，送往熄焦塔用水熄滅，然后送往運(yùn)焦車間。

　　由煉焦車間的工藝可看出其在全廠生產(chǎn)過程中的重要位置。

采用現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性

（一）、現(xiàn)場總線優(yōu)點(diǎn)

　　現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　由現(xiàn)場總線及其智能儀表組成的控制系統(tǒng) 與現(xiàn)行控制系統(tǒng)相比，具有一些固有的技術(shù)優(yōu)勢：

　　1、現(xiàn)場總線是一個全數(shù)字化的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，它用數(shù)字信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬信號，因此其測量精度高，抗干擾性強(qiáng)。

　　2、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，是開放式互連網(wǎng)絡(luò)。它可集成滿足現(xiàn)場總線協(xié)議的各廠商的通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場設(shè)備，避免了網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的一家獨(dú)斷，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的開放。

　　3、基于總線的智能化的現(xiàn)場儀表，可以對量程和零點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)定，具有儀表工作狀態(tài)自診斷功能，能進(jìn)行多參數(shù)測量和對環(huán)境影響的自動補(bǔ)償。

　　4、現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)了控制功能的徹底分散，把控制下放到底層。智能化的現(xiàn)場設(shè)備集檢測、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和控制功能于一體，既降低了成本又增加了安全性和可靠性。

　　5、所有現(xiàn)場設(shè)備直接通過一對傳輸線互連，這對傳輸線就是現(xiàn)場總線。這種連接方式減少了連線的數(shù)量，易于安裝和維護(hù)，使施工費(fèi)用、電纜費(fèi)用、調(diào)試和維修成本節(jié)省40%之多。

（二）、 DCS、FCS及混合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較

　　DCS是基于模擬儀表的控制系統(tǒng)。現(xiàn)場控制站與儀表間通過一對一的方式，實(shí)現(xiàn)單向的模擬信號傳輸，易造成大量的導(dǎo)線消耗和繁重的維護(hù)量。

　　FCS是基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)。它將控制任務(wù)下放至本地儀表，危險徹底分散，加強(qiáng)系統(tǒng)的自主能力；儀表與控制系統(tǒng)間通過總線，采用一對多的方式，實(shí)現(xiàn)雙向的、全數(shù)字信號通訊。FCS具有對量程和零點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定和超強(qiáng)的自診斷能力。

　　混合系統(tǒng)既秉承了總線系統(tǒng)的全部優(yōu)勢，又實(shí)現(xiàn)了對企業(yè)現(xiàn)有模擬儀表系統(tǒng)的利用，更好地實(shí)現(xiàn)與遺產(chǎn)系統(tǒng)的無隙集成，體現(xiàn)了現(xiàn)在與未來的完美過渡。

　　針對天津第二煤氣廠煤焦車間現(xiàn)有的自動化水平，采用現(xiàn)場總線儀表和模擬儀表相結(jié)合，在控制系統(tǒng)中把控制任務(wù)下放到本地儀表，加強(qiáng)系統(tǒng)的自主能力。同時實(shí)現(xiàn)對老工藝系統(tǒng)自動化遺產(chǎn)的有效繼承，提高現(xiàn)有老企業(yè)的自動化水平。

系統(tǒng)功能設(shè)計：

　　在天津第二煤氣廠焦?fàn)t計算機(jī)控制系統(tǒng)項(xiàng)目中，我們采用現(xiàn)場總線技術(shù)與現(xiàn)有系統(tǒng)相結(jié)合。在一、二號爐，采用現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和對十二個控制回路的控制，在三號爐，保留其 DCS系統(tǒng)，現(xiàn)場服務(wù)器通過RS232通訊接口與DCS連接取得三號爐生產(chǎn)參數(shù)。集一、二、三號爐生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)測于一體，實(shí)現(xiàn)煉焦車間計算機(jī)自動監(jiān)控。

　　對原常規(guī)儀表系統(tǒng)，我們建議原有儀表系統(tǒng)暫保留，不做更新，待總線系統(tǒng)完善后自然淘汰，儀表移做它用。