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基于FF现场总线技术实现NCS3000网络化控制系统的

发布时间:20-04-02 阅读:771

在煤油化工企业中,为了共同临盆流程,要对原材料、半成品、成品进交运输和存储, 为此企业均建有大年夜量的各类储罐。企业的临盆及治理部门天天都必要掌握罐内存储介质的液位、温度、体积和质量等紧张数据,既要包管数据的准确和及时,又要确保储罐的安然,防止意外变乱的发生。罐区储罐参数的正确检测、工艺流程的有效治理,对付相关临盆装配的安然和平稳运行具有十分紧张的意义。

因为我国详细的国情,经久以来对罐区的治理主如果靠人工进行,并没有形成真正意义上的“监控系统”。以油罐为例,最初只是靠有履历的工人使用油尺经由过程对各油罐的液位高度进行丈量(即平日所讲的“人工检尺”)的措施来对油罐进行监视。该措施原始而又繁琐,工资身分影响大年夜,精度低,而且危险区中的有毒有害气体对操作工的身段造成很大年夜的迫害,操作工在油罐上爬上爬下很不安然。为了前进对储罐参数丈量的精度以及保护工人的身段康健,减轻工人的劳动强度,到了90年代初,各油罐上基础都设置设备摆设了能够对液位进行自动丈量的仪表。该仪表一样平常由一次仪表和二次仪表两部分组成。位于现场的一次仪表采集各油罐的液位参数并经由过程统一的模拟旌旗灯号如4-20mA的直流电流旌旗灯号或某种专用的通讯协议送往集中节制室的二次仪表。此时操作职员就可以坐在节制室里经由过程二次仪表纵不雅各油罐的状况了。但经由过程这些二次仪表仅仅能够对储罐参数进行“监视”而无法实施节制,是以详细的节制事情仍需人工进行。跟着临盆规模的赓续扩大年夜,罐区的规模也越来越大年夜,油品的种类也赓续增添。治理职员按照由临盆部门所制订的临盆计划和常年积累下来的履历对罐区进行监视与节制的治理要领越来越显示出其在实时性、 准确性、 合理性方面的不够。同时,因为炼油装配的自动化水平的赓续前进对罐区的治理也提出了更高的要求,是以治理职员的责任和压力也赓续增添,这对临盆的安然是很晦气的。

跟着谋略机技巧的赓续成长,靠得住性的赓续前进,以及价格的大年夜幅度低落, 谋略机在工业中的利用越来越遍及。 可编程节制器(PLC)以及由多个谋略机递阶构成的集中与分散相结合的集散节制系统DCS(Distributed Control System)被广泛地利用到各行各业。因为DCS在炼油厂各装配中的广泛利用,广大年夜工程技巧职员具备了较富厚的履历, 是以在构造罐区监控系统的时刻纷繁参照各装配中DCS的做法。在硬件布局方面,类似于炼油装配,罐区现场的仪表将温度、 液位等参数转换成统一的模拟旌旗灯号然后点对点地送往节制室的操作节制部分。然则,因为罐区有别于一样平常炼油装配的凸起特征是地舆散播很广泛,节制分散,是以系统布局采纳与炼油装配相同的点对点连接要领时,就必要用到比一样平常装配多很多的电缆和接线端子及桥架等附件,系统施工时要消费大年夜量的人力,且很难包管连接的靠得住性。为数浩繁的连接点及故障诊断的艰苦,也给日后系统的检修及掩护带来了很大年夜的不便。并且旌旗灯号长间隔的传输使旌旗灯号的精度大年夜大年夜低落。

当今国际上现场总线技巧已经徐徐成长成熟,并在一些特定的利用领域显示了自己的影响和上风。现场总线是用于历程节制现场仪表与节制室之间的一个标准的、开放的、 双向的多站数字通信系统, 仪表与节制系统间经由过程总线采纳一对多的要领实现双向的、全数字旌旗灯号通讯,削减大年夜量布线,易于系统安装和掩护,同时,将节制义务下放至本地仪表,危险彻底分散,加强系统的自立能力,可对现场变更实时作出相应。在我国,现场总线技巧的成长才刚刚起步,分外是在罐区治理方面很少有利用,若何结合现场总线技巧本身的特征及我国国情,将其利用于各行业,推动我国自动化领域今世化进程,是广大年夜科技职员面临的主要问题。煤油化工业临盆历程繁杂多变,并且临盆情况带有潜在爆炸危险,在这一领域中对基于现场总线的新型节制系统提出了如下四个最基础的要求:

1)、要有完整的防爆保护步伐,以包管在爆炸危险情况中临盆历程的绝对安然。

2)、要有很高的靠得住性,以包管数据在任何状况下的靠得住传输。也便是要做到“线路冗余”。

3)、对应“继续历程”这一特征,节制系统要有处置惩罚模拟数据的能力。并且还要满意“在线参数化”的要求。

4)、所有现场设备可以在线插拔,而不影响系统的正常事情。

NCS3000收集化节制系统是我国自立开拓的基于FF现场总线技巧的完备自动化节制系统,具有全数字化、智能化、 收集化和开放的特征。NCS3000采纳数字化旌旗灯号,FF HSE高速总线和FF H1总线互相弥补,构成企业综合自动化系统的收集平台,现场总仪表、智能I/O与谋略机之间经由过程现场总线连成一体,系统布局简单,可扩展性强,具有设备远程调试和自诊断能力, 同时,可以集成各类盛行的工业自动化设备和监控组态软件,是真正开放的收集化节制系统。

从上个世纪七八十年代开始,普遍采纳安然栅使节制系统满意防爆要求,这种措施不停沿用至今。但应用安然栅,无形中使节制系统的布局变的繁杂且增添了施工的难度。 从上个世纪九十年代中期开始, 天下上各大年夜防爆专业厂商纷繁研制将安然栅与节制器的I/O模块集成在一路的产品,从而简化系统的布局。 一些具备防爆功能的远程I/O产品接踵问世。 为了与只管即便多的节制系统相匹配,这些厂家制造的产品都采纳了盛行的现场总线作为与节制器通讯的介质。并且为了能在危险区中发挥远程I/O的上风, 新型的远程I/O产品经由过程采取一系列的防爆步伐使得其自身可以直接安装在危险区中。 跟着 IT技巧、收集技巧的快速成长, 对节制系统的要求越来越高,从纯真的正确节制向安然节制和监控治理转变。是以,基于串行通信技巧的现场总线系统,因为兼具了分散节制和数据传输的功能,从而在节制领域获得了广泛的利用。

NCS3000收集化节制系统因为采纳现场总线将使节制系统布局简单,系统安装用度削减并且易于掩护; 用户可以自由选择不合厂商、不合品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点,现场总线技巧正越来越受到人们的注重。中国科学院沈阳自动化钻研所推出的NCS3000 收集化节制系统具有全数字化、智能化、收集化和开放的特征,以现场总线技巧为核心,OPC技巧为纽带,将现场总线仪表、模拟仪表、散播式智能I/O、DCS和PLC等工业自动化设备有机地集成在一路,自动化水平和节制精度都较高, 已经成功利用于罐区治理行业, 为企业综合自动化系统供给了一套完备的办理规划, 取得优越效果。 图 1所示为一种范例的远程I/O产品。

图 1 范例远程I/O布局图

从图1可以看出,该远程I/O系统由母板、电源模块、支持不合总线协议的网关模块、 各类处置惩罚开关量输入和输出、 模拟量输入和输出以及温度输入旌旗灯号的I/O模块所组成。系统的事情道理为: 现场的种种仪表经由过程电线电缆与远程I/O的I/O接口点对点地连接,旌旗灯号进入系统后即被I/O模块转换为数字旌旗灯号,再颠末系统内部总线(位于母板内部)传送到网关, 然后由网关经母板上的总线接口将旌旗灯号传送到上一层的现场总线上去,着末经总线到达节制系统(DCS/PLC)。 而由节制系统发出的旌旗灯号则颠末相反的路径进行传输。全部远程I/O的供电由系统母板上连接的电源模块供给,电源模块的电源由外部的24V直流电经增安型的接线端子提供。

该远程I/O具有如下的几个凸起的特征: (1)可以直接利用于危险1区,从而可节省大年夜量的线缆;(2) 经由过程现场总线进行通信,系统易于扩展。而且电源、网关、内部/外部总线均为冗余,确保了系统的高度安然;(3)所有模块均可在线插拔,极大年夜地方便了系统的施工及掩护;(4)无需安然栅和DCS/PLC的I/O模块并可省去年夜量的电缆及附件,使系统的初期投资大年夜大年夜低落;(5)强大年夜的诊断与自诊断功能,高效的数字化通讯,大年夜大年夜地提升了系统的先辈性;(6) 可连接传统的现场设备且无需改变传统的安装连接要领以及支持HART协议的传输等等特征,为对现有系统的改造和扩展铺平了蹊径。

从上面的特征可以看出,利用该远程I/O构成系统时,既发挥了现场总线的诸多优点, 又降服了现场总线在危险区利用时所面临的问题。

跟着我国经济的赓续成长,各行各业对付煤油制品的需求量也在大年夜幅度地增长。是以,为了快速前进炼油能力,更好地满意这些要求,我国近些年来在各地建立起了为数浩繁的炼油企业,原有的炼油企业也在赓续前进其自身的炼油能力。为了临盆的高效与安然,炼油企业对各炼油装配以及罐区等公用工程的自动化治理水平提出了更高的要求。然则,对付海内各大年夜炼油厂的查询造访显示,各罐区的自动化治理水平普遍很低,而且经久以来普遍存在侧注重炼油装配节制自动化水平的赓续前进而轻视对罐区监控系统自动化水平前进的环境,  油罐的 “冒顶” 及爆炸的变乱率显着高于各装配的变乱率。 近年来, 分外是近一、 二年以来各装配的“DCS”化改造已基础完成的环境下,对付前进各罐区监控系统的自动化水平的呼声和要求也越来越高。为此, 海内主要从事炼油临盆的“中石化”和“中煤油”两大年夜公司筹备拿出大年夜量的专项资金来对各炼油厂的罐区监控系统进行改造和进级。 而采纳DCS作为罐区监控系统存在上面提到的诸多的问题,国外利用现场总线来办理这些问题时又碰到了诸多的艰苦。是以,若何设计出一套得当于罐区的、先辈的、高效的、功能齐备的、经济性好的监控系统是今朝国内外工程技巧职员们急需办理的一个问题。

该问题的完满办理必将对付前进罐区的自动化治理水平进而前进全部工厂的治理水平,低落工人的劳动强度,改良工人的事情前提,避免变乱的发生,削减系统改造的初期投资及往后的运行用度等等方面具有十分紧张的意义。

新型罐区监控系统具有如下的上风:

1、 分层节制及多重冗余技巧的利用,系统加倍高效、安然。

2、 系统软硬件均采纳当今先辈的主流产品,用户无往后改造进级及二次开拓的后顾之忧。

3、 人机界面友好,操作简单而直不雅。

4、 现场总线技巧、远程I/O技巧、安然栅技巧的完美利用,使系统往后的扩展十分方便。

5、 I/O接口单元可直接放置在危险1区,从而节省大年夜量线缆及端子、槽盒、桥架等相关的材料。

6、 大年夜量硬件材料的节省,使施工变得异常简单,从而节省大年夜量的人工用度。

7、 接线点数的削减,势必使故障点数大年夜为削减,从而使系统的掩护用度显明削减。

8、 多种诊断与自诊断功能,使系统的故障诊断及定位十分快捷。

9、 I/O层及现场层支持“在线插拔”,系统检修及替换缺损部件时无需停机,极大年夜地前进了系统继续运转的能力。

10、 多级安然治理步伐,具体的操作 记录功能,使系统的治理事情加倍科学、有效。

NCS3000收集化节制系统是具有优越的机能价格比的商品化、工业级的产品构件系统硬件平台, 包管了系统的靠得住性和易于操作性,系统规模也易于扩展。 由一台数据库办事器和多少台治理用谋略机组成, 来自于各个节制系统的实时数据(储油库区自动节制系统一级外场加油自动节制系统)颠末各个节制系统的网关实时的存储到数据库办事此中,包管数据的准确和完备,由数据库办事器供给对这些数据的查询、统计、阐发功能,并可天生各类报表,供治理阐发应用。别的,经由过程应用专用保密线路,还可以将各个油库、场站的数据按期自动传送到位于油料处的中间办事此中,是油料处的治理职员直接清楚明了的懂得各个油库、场站的各类数据。真正实现让“高新技巧提升部队综合包管能力”。 因为使用了先辈的现场总线技巧、OPC技巧、信息集成技巧和散播式技巧,极大年夜的削减了现场设备对电缆、接线端子的需求以及后期掩护的事情量,并且包管了采集旌旗灯号的完备性以及旌旗灯号的精度,使原有的相互伶仃的各类信息资本有机的集成到中间数据库中,从而在全部库区形成一个综合自动化系统,取得优越的社会效益及经济效益,受到用户好评。

责任编辑:gt



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