基于FF现场总线技术的焦炉计算机控制系统

基于FF现场总线技术的焦炉计算机控制系统 FF Cokery Computer Control System Based on Foundation Fieldbus Technology 1,2沈阳中科博微自动化技术有限公司中国科学院沈阳自动化研究所张 建 华 (1.;2.) 2 炜 梁 ZHANG Jian-hua LIANG Wei 摘 要本 文以焦化厂焦炉控制系统为例 给 出 了 现场总线系统的通 用网络体系结构 介 绍 了 基 于 现场总线技术及 : , FF , FF OPC 接口技术的控制系统集成与扩展方法 总 结 了 现场总线控制 系统与其它传统控制系统集成技术 探索了用现场总线技术 , FF , 改造老企业的途径 。 关 键 词现 场 总 线智 能 仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 焦 炉 控 制接 口 : ; ; ; OPC 中 图 分 类 号文 献 标 识 码: TP202 : B Abstract: The general network architecture of Foundation Fieldbus l systems controis put forward through the cookery control system of a gasworks.The system integration and extension methods based on Foundation Fieldbus for and OPCProcess Contro (OLE l ) inte r- face technology are specifieThed. method of integrating FF control systems with other conventiona control system are summarize d. l And a new way of using fieldbus technology rebuild old to enterprises is indicated. 技Key words: Fieldbus; Intelligent Instrument; coke ovencontrol; OPC interface 术 通信网络,把具备通信能力、同时具有的控制、测量等功能的 现引 言 1 创 场自控设备作为网络节点由现场总线把它们互连为网络。通过 , 随着计算机 技术和网络通信技术在自动控制领域的广泛 网络上各节点间的操作参数与数据调用实现信息共享与系统, 新 应用传统的控制系统因其信息封闭难以实现设备之间以及设 ,,的各项自动化功能。它综合了通信技术和分散型控制系 统 DCS备与系统之间的信息交换已经不能更好地满足企业综合自动, 技术它是为适应生产自动化系统尤其是过程自动化系统而设 ,, 化系统的需求。企业对控制系统安装更简便、系统更开放、互操 计的。 作性更强、可靠性更高等几方面的需求促进了控制系统从模拟 ,目前国内 现场总线控制系统已有成功应用案例如 FF H1 ,化向数字化、智能化方向发展现场总线也因此应运而生并成 ,,我国广东中海壳牌南海项目及上海赛科乙稀项目但还没有全, 为控制领域的热点和前沿。但是由于现场总线是一项新技示术 ,面铺开。综合考虑现场总线在控制系统中的应用条件目前国内 ,范 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 少与传统控制系统的融合技术需要不断探索因此其应,, 各流程行业有两种可行的模式一种是完全采用现场总线技术 , 用受到很大限制。 的控制系统这种应用较适合新厂。另一种是采用现场总线系 统, 本文以天津市第二煤气厂基于 现场总线技术的焦“与模拟仪表、、等控制系统相融合组成混合结构的控 FF PLCDCS , 炉 计算机控制系统示范应用为例给出了 现场总线控”制系统。这种应用适合企业改造也是利用先进控制技术改造传,FF , 制系统统企业的一条出路。本文介绍的控制系统充分体现了这种新 老 体系结构、系统功能、集成方式和扩展接口并对 现场总线 系统的有机结合。,FF 在企业控制系统改造中的系统集成和应用技术进行了探索和 系 统 构 成 3 研究。 3.1 工艺 现 场 总 线2 FF 煤气厂的主要生产任务是生产焦炭和煤气其主要生产工 , 现场总线是一种过程控制现场与控制室之间的全数字化 艺如图 。1 的、实时、双向、多站的通信系统用于连接生产现场仪表、控制 , 器等自动化装置的通讯网络。在工厂的网络体系中现场总线属 , 于底层设备网。据其应用范围现场总线分为二类一是用于加 ,: 工制造自动化的现场总线二是和用于流程行业过程控制的现 ; 场总线。 现场总线是国际现场总线 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 之一全称为基金会现场 FF ,图 生产工艺图1 总线。基金会现场总线系统作为低带宽的(Foundation FieldBus) 炼焦车间是全厂生产过程中的核心。其每一炉气、每一炉 焦的生产和质量,关系到全厂的经济效益和社会效益。 本系统炼焦车间有三座焦炉一、二号炉是上个世纪八十 张 建 华副 研 究 员,,: 年代初期建造的生产参数监测和控制系统调节采用的全部是基 金 项 目 基 金 申 请 人 梁 炜 项 目 名 称 无 线 网 络 , : : ; : HART 关 等组成,是整个系统控制功能实现的核心。系统功能: (1) BITBUS采 集站技术已经落后, 系统硬件的备品备件已 (1) 数据采集、人机界面显示和报警无处可寻但因其专用性很强兼容性很差无法用其它同类工控 ,,, (2) 生产过程实现 PID 自动控制产品进行局部替代; (3) 该系统与三号焦炉的 DCS-100系 统互联系统只是对部分生产数据进行监测没有实现生产过程 (2) , 与厂调度系统数据共享实现对全部三座焦炉的实时 的计算机自动控制(4) , ; 监控 系统的通信速率极慢技术落后采用的是 的 (3) ,,1200bit/s 系统通过 现场总线技术将控制算法能够下放到分 FF H1 调制解调器专线通信; 布于生产现场的底层设备实现串级控制或 控制通过以太 ,PID ;后建三号焦炉的 系统成为孤岛没有实现三座焦 (4) DCS , 网使现场监控数据集成到企业调度系统中辅助决策。系统结构 ,炉的集中监控和调度管理。 体现了现场总线智能设备危险与控制功能的分散系统开放安 ,,随着生产规模的发展企业迫切需求对已近瘫痪的一、二号 , 全可靠现场安装简便维护量小等优点对对采用现场总线技术,, 焦炉系统进行改造实现计算机自动控制对整个焦炉系统进行,, 改造传统企业的实际应用具有通用性。 统一的调度管理。 控制系统体系结构 3.2 本控制系统实施中采用了现场总系 统 集 成 技 术 4 线技术对原有系统进行 控制系统的实现是根据需求,将硬件、网络、数据库及相关 了改造同时继承了企业原有控制系统资源。整个控制系统体 系, 软件组合成为符合实际需求、有效实用、界面友好、具有良好控 结构如图 所示。2 制功能的计算机系统的全过程。系统集成则是从根本上解决不, 同控制系统互联、互通、互操作等问题实现系统的统一调度管 , 技 理。集成技术是老系统改造急待解决的问题也是本系统实现中 , 探索的关键技术之一。 术 不同厂家现场总线设备集成技术 系统对新改造部分采(1) 创 用了 公司的现场总线仪表对原Smar , 系统中具有应用价值的模拟仪表信号采用 现场总线智能 , FF 新 控制单元进行集成。这种智能控制单元是一 种总线设 FF H1 备通过这一设备它可以将传统的 设备集成到 现 , , 4-20mA FF 场总线系统中。为了支持不同厂商设备的互操作定义了设 ,FF 备描述语言 在现场底层提供一种关于设备的特性、参数 DDL,图 现场总线控制系统体系结构2 FF 及操作的清晰完整的描述接口。该系统采用设备描述技术在线 , 系统按网络类型可分为两层。上层采用的是 100M以 太网 识别不同厂家设备实现了不同厂商仪表组态的通用性保证了 ,,见图 网络主干采用光纤横跨厂区分支采用双绞线延伸至 (2),,,,不同厂商设备的可互操作性使用户在做应用工程构建现场总 , 车间控制室及厂办公楼调度室。交换机设置在炼焦车间控制室, 线控制系统时有了更大的选择余地。, 以此为中心形成厂生产区局域网络分支。在厂调度中心设置 一企业调度网与控制网络的集成 系统控制网络采用的物(2) 台集线器以此为中心形成厂办公区局域网络分支。随着企业自 ,理介质是屏蔽双绞线是以 现场,FF 动化需求的扩展其它车间和科室可方便地通过一根网线连接,, 总线智能控制单元、现场总线仪表等检测和控制设备为控制 FF 到局域网上与该系统溶为一体共享信息和资源为企业未来的 ,,,主体 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 通信技术为应用基础实现对生产实时数据的 ,FF H1 ,系统功能扩展及与 的互联打下基础。Internet 采集和对被控对象的有效控制使系统安全稳定地进行。, 系统底层设备网采用的是 现场总线技术。总 FF H1 FF H1 系统调度网络采用 协议的以太网物理介质分两部 TCP/IP ,线分布成二个网段每个网段控制一座焦炉。为提高系统的可靠 ,分现场部分采用的是同轴电缆厂区远程传输部分采用的是光 ,, 性每个网段采用双总线冗余电源方式以保证总线数据的可靠,, 纤。调度网络是信息网络是以信息传输和资源共享为目的实,, 传输。针对煤焦车间现有的自动化水平我们将现场总线智能仪 ,现系统的信息集成和调度辅助决策。 表和传统模拟仪表相结合集成到现场总线控制系统中同时采 ,,系统控制网络和调度网络的硬件集成方式是通过现场控 用 通信和 接口技术集成了三号焦炉 控制 RS232 OPC DCS-100 制用工控机中的 接口卡和以太网卡完成现场总线仪FF H1 , 系统共监测 个生产参数实现 个控制回路提高了焦炉系,77 ,6 , 表、现场总线控制单元与以太网中各监控用工控机之间的数 据统的控制水平加强了系统的自主能力。该 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 在发挥 现场 ,FF 通信。实现控制网络与调度网络的软件集成方式是采 用DCOM 总线系统优势同时也充分利用了传统模拟仪表、执行器和 , 技术。技术支持控制网络和调度网络上不同计算机对象 DCOM 等现有系统资源。DCS-100 之间的通讯使调度网络作为控制网络的扩展与之紧密集成。这, 控制系统功能 该系统从功能上可分为三个层次调度3.3 :样无论是车间级管理人员还是厂级调度人员通过信息网络中 ,, 管理层、过程控制层 的图形界面实时监视生产情况进行生产调度管理时仿佛置身 ,,和现场设备层。系统上层是调度管理层由调度工作站、以态网 ,生产现场。 网络连接设备组成底层是现场设备层主要由输入输出设备如 现场总线与 系统之间的集成 系统实施时三号焦;,,(3) DCS ,传感器、变送器、执行器和现场总线智能仪表等组成中间层是; 炉采用的 控制系统是一个与DCS-100 通讯协议和接口,采用 OPC开发 工具创建了基于 RS232通 讯技 结 语 5 术的 实现了现场总线系统与 系统的异构集成。 OPCServe r,DCS 本文通过旋转编码器和光电传感器的有机结合, 实现了对 这种集成的优点是两套系统功能均保持相对独立互不干 扰而, , 板材的长、宽的实时测量。检测方法简单、高效、经济实用性较 ,两套系统的信息是相通的集成的从任何一方都能监测整,, 强。本文作者创新点充分利用了 数据采集卡的资源:PCL-818L , 个焦炉车间生产状况,既发挥了现场总线的优势,又利用了 DCS 实现了所有传感器信号的采集通过硬件电路实现了 位数字; 8 资源充分利用了企业现有控制设备减少了投资。,, 量共用数据总线不仅解决了数据输入资源紧张的问题而且为 ,,结 语 5 系统的未来扩展升级预留了资源。 参考文献现场总线的出现标志着控制领域又一个新时代的开始,预 王铁勇等研华 数据采集卡 驱动模块开发[1].PCL-818L DMA [J].示着自动控制系统中智能设备的普及与控制水平的提高。目前, 微计算机信息 .2003,19(2):27-28.现场总线智能仪表还不能完全取代传统的模拟仪表工业控制 , 杨帆宗润宽数采卡在数据采集系统中的应用 [2],.PCL818L [J].-系统也将面临现场总线与 共存。因此采用现场总线技术DCS , 仪器仪表与分析监测 .2003,(1):14-15. 的分布式控制系统实现方法和集成技术具有推广价值。刘影数据采集卡的应用现代制造技术与装备 [3].P CL 818L [J]..-本文作者创新点以焦炉控制为例提出 现场总线控制 : ,FF 董莉莉熊经武光电轴角编码器的发展动态2006,(4):72-73. [4],.系统体系结构、集成技术和实现方法实现了现场总线控制系统, 光学精密工程[J].. 与传统控制系统集成与扩展。康华光电子技术基础高等教育出版 2000,8(2):198-201. [5] .[M]. 参考文献社.2000. 技 阳宪惠主编现场总线技术及其应用北京清华大学出版社[1]. . :,作 者 简 介肖江女汉族北京人北京林业大学工学院自 :(1956-),(),, 1999,第 71 页动化系副教授博士主要从事电子技术应用、木材无损检测。 ,,术 夏德海主编现场总线技术 北京中国电力出版社第 [2]. .:, 2003,Biography:XIAO Jiang ( 1956 - ), Female (Han), ijin Beg,Beijing 14 页创 Forestry University Bof eijin g, Associate ProfessoEler, ctronic 张建华 于海斌 战明 马刚现场总线智能仪表在焦炉控制 [3].FF Technology Application and Wood Nondestrsuctit. ve Te 新 系统中的应用.仪器仪表学报.2006,6:899-901北 京 林 业 大 学肖江 杨 建 华 (100083 ) [4]童刚 张城 申庆花. 基于 FF 现场总线的先进 PID 功能块设计.通 讯 地 址北 京 市 海 淀 区 北 京 林 业 大 学 工 学 院 江 :(100083 ) 肖 微计算机信息 2009,4-1 (收稿日期:2009.07.21(修稿日期):2009.10.21) 李东 陈培 现场总线在 项目中的应用仪器仪表 [5]. FF SECCO . 标准化与计量.2004,5:33-35 (上接第 82 页) 刘定球 林锦国现场总线控制技术的组态应用现代电子 [6]. FF . [5]Matausek M.R.,Mic ic A.D., On the modified Smith predictor for 技术.2003,11:80-82 controlling a process it hw an integrator and long dead time, IEEE 作 者 简 介 张建华女辽宁沈阳人副研究员研究方向为 :(1964-),,,,–Trans. Automat. Con1999;44tr. (8):16031606. 自动控制、自动检测、现场总线控制系统开发及应用等曾获,[6]Chien I.-L., Peng S.C.,Liu J.H., Simlep control method foirn ) 中 国科学院科技进步一等奖 项二等奖 项“”“辽宁2 ,1 , tegration processesi thw long deadtime, J. Process nCtrool 2002;12 –省科技进步 一等奖项沈阳市科技进步一等奖(3):391404. ”“”项1 , 3 , [7]Stojic M.R., Matijevic M.S., Draganovic L.S., A robu st S mith 国家专利二项。 Biography:ZHANG Jian hua (1964 )was bo rn -- predictor modified by internal models foirn tegrating process itwh in Shenyang city –dead time, IEEE Trans. Automat. Con2001;46tr. (8):12931298. of Liaoning province in 196 4 and received the Master degrin ee [8]KayaI., IMC basedau tomatic tuning method foPIDr controllers Mechatronic Engineering from SheInstitutnyang e of Automation, in a Smith predictor configuration, Comput. Chem. Eng. 2004;28 Chinese Academy of Sciences, in 2007. She is currently s erving –(3):281290. as an associate professor of MicInrocybc.. Heer r r esearch int er- ests are in the areas of automation control, automatic detectio n, 作 者 简 介宋承周男年 月出生汉族硕士浙江迪佛网络 :,,1963 9 ,,, development and application of fieldbus control systme. 科技有限公司工程师。主要研究兴趣计算机控制、智能控制及: 辽 宁 沈 阳 沈 阳 中 科 博 微 自 动 化 技 术 有 限 公 司 张 建 (110016 ) 智能自动化。 华 Biography:SONG Cheng- zhou,male,born in Septembe196r 3, han, master, Zhejiang DiF u Network CO., main research int er- 辽 宁 沈 阳 中 国 科 学 院 沈 阳 自 动 化 研 究 所 张 建 (110016 ) ests: Computer ContrIontl, ellig ent Control and Int elligent Au- 华 梁 炜 tomation .(Microcyber Inc., Liaoning Shenyang 110016, China ) 浙 江 省 杭 州 市 浙 江 迪 佛 网 络 科 技 有 限 公 司 宋 承 (310008 ) ZHANG Jian-hua 周 浙 江 省 杭 州 市 中 国 移 动 浙 江 公 司 胡轶 (ShenyangInstitut e of Automation, Chinese Academy of Sci- (310006 ) ences,Liaoning Shenyang 110016,China) ZHANG Jian -hua 通 讯 地 址浙 江 省 杭 州 市 浙 江 迪 佛 网 络 科 技 有 限 公 :(310008 司 ) LIANG Wei 宋 承 周通 讯 地 址 沈 阳 市 浑 南 新 区 飞 云 路 号 沈 阳 自 动 化 :(110179 19 所收稿日期修稿日期 (:2009.07.03():2009.10.03) file:///D|/我的资料/Desktop/新建文本文 档.txt Appliance Error (configuration_error) Your request could not be processed because of a configuration error: "Could not connect to LDAP server." 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