0 引言

　　工業(yè)控制已從單機控制走向集中控制、分散控制，并走入網(wǎng)絡(luò)時代。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制提供了方便，節(jié)省了成本，提高了性能。實際應(yīng)用中，往往需要不同廠家控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，或某集成系統(tǒng)不能滿足控制需要而額外加系統(tǒng)，需要將2種不同系統(tǒng)進行互聯(lián)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　集氣站DCS系統(tǒng)采用FoxBoro A2，該系統(tǒng)有三層結(jié)構(gòu)，工廠層、控制層和I／O層。

　　I／O層：I／O層連接過程的輸入和輸出點。在這一層的產(chǎn)品是2500過程接口。

　　控制層：控制層允許對連續(xù)、順序控制和梯形邏輯的多樣化控制引擎進行編排，在控制層我們使用的產(chǎn)品為T940一過程監(jiān)視，控制器。

　　工廠層：工廠層讓用戶可以使用FoxBorOA2的工具來制定控制策略，我們使用的產(chǎn)品為操作服務(wù)器／瀏覽器。

2 FoxBoro A2硬件

　　T940一過程監(jiān)視控制器

　　T940下掛分散的I／O組件用于控制處理。多個T940可以用網(wǎng)絡(luò)連在一起監(jiān)控幾千個I／O點�？蛇x的冗余工作方式提高系統(tǒng)可靠性。T940可以同時支持多個不同的通訊口，而且都使用不同的RJ45接口。T940以FoxBoro A2自動化系統(tǒng)的2500組件作為它分散的I／O系統(tǒng)，它的開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使它連接其他第三方I／O設(shè)備，這種設(shè)備支持PROFIBUS DP或Modbus—RTU協(xié)議。

　　T940組件能夠完成連續(xù)控制和順序控制。單個處理在物理上分散的I／0點。

　　2500由底板、I／0控制組件（簡稱IOC）、I／O組件，端子頭和24V DV電源等部件組成。底板插槽為2、4、8、16，我們用的底板插槽為16槽。IOC是2500控制單元，每塊插槽左邊第一槽插IOC，它為底板上其他I／O組件提供通訊和電源。

3 工作站

　　工作站包含操作員站和工程師組態(tài)站（兼操作站），工程師站完成系統(tǒng)管理、組態(tài)和過程監(jiān)控、操作等功能。操作員站，完成過程監(jiān)控、操作等功能。工作站操作權(quán)限分為操作員權(quán)限和工藝工程師權(quán)限。操作員操作權(quán)限對現(xiàn)場儀表檢測數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，流程圖畫面的切換，PID控制回路的手／自動控制和PID參數(shù)的修改，兩位式開關(guān)閥的手動開／關(guān)，歷史數(shù)據(jù)以及報警的查看。工藝T程師操作權(quán)限不但有操作人員的權(quán)限，而且可以設(shè)定檢測點報警類型和參數(shù)，PID參數(shù)的修改，操作參數(shù)手動輸入范圍限定。

4 紅臺集氣站設(shè)備系統(tǒng)介紹：

　　紅臺集氣站共有11臺設(shè)備，其中包括：

　　5臺原料氣壓縮機，采用SIEMENS一300可編程控制器，采用CP341通信卡完成與站控系統(tǒng)的通訊：

　　2臺閃蒸氣壓縮機，采用SIEMENS一300可編程控制器，采用CP341通信卡完成與站控系統(tǒng)的通訊：

　　2臺氨制冷壓縮機，采用英國嘉德SCC 40控制器，采用FPWIN軟件完成與站控系統(tǒng)的通訊：

　　1套乙二醇系統(tǒng)，采用MINI—UPPC300自控系統(tǒng)；

　　1套導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)，采用SIEMENS一200可編程控制器；

5 DCS與PLC通訊

　　5.1 DCS與PLC連接

　　DCS控制站上有RS一485接口，采用標(biāo)準(zhǔn)3線制，即發(fā)送、接收、邏輯地各一線。

　　5.2 通訊協(xié)議

　　T940控制器串行通訊協(xié)議采用Modbus協(xié)議，協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)中多臺設(shè)備可以串行連接通訊，采用主一從技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)里僅有一臺設(shè)備可作為主機（稱Master），其他設(shè)備作為從機（稱Salve1，主機不需編號，從機必須編號。主機首先向從機發(fā)出請求信息，從機根據(jù)主機的請求作相應(yīng)的回應(yīng)（向主機發(fā)送數(shù)據(jù)或從主機接收數(shù)據(jù)）。

　　5.3 數(shù)據(jù)格式

　　Modbus協(xié)議支持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為ASCII碼和RTU （二進制）兩種格式。ACSII碼方式的每個字節(jié)數(shù)據(jù)分2個字節(jié)傳送，RTU方式用1個字節(jié)進行傳送，為了減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，一般選RTU數(shù)據(jù)方式。

6 DCS軟件組態(tài)及PLC通訊組態(tài)：

　　主從式：DCS為主機，PLC為從機

　　數(shù)據(jù)格式：RTU（二進制）

　　數(shù)據(jù)幀格式：波特率9600，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，奇校驗方式。

　　以氨制冷壓縮機壓縮機的通訊為例，通過Modbus RTU協(xié)議來和上位通訊系統(tǒng)連接，例如：冰山嘉德的上位組態(tài)或用戶的DCS系統(tǒng)。

　　壓縮機系統(tǒng)的遠程檢測可以由嘉德的上位組態(tài)通過一根連接PC機COM1或COM2端口的兩芯屏蔽電纜（RS485）來實現(xiàn)。

　　通過和PC機兼容的端口連接，可以顯示當(dāng)前的各個參數(shù)值、運行狀態(tài)和報警、停機等狀態(tài)并可以每天打印出溫度和壓力的圖表、報警及故障信息。

　　通訊的便捷性體現(xiàn)在可以查詢當(dāng)前的各個溫度、壓力及控制狀態(tài)，并可以修改，顯示各設(shè)定值、上下限及時鐘設(shè)定值。所有的通訊都可以由一個RS485串型鏈連接到本控制系統(tǒng)中所有的嘉德控制器上來實現(xiàn)。

　　通訊的請求及應(yīng)答現(xiàn)在是通過ModbusRTU協(xié)議來完成的，SCC40控制器作為從站（slave），通過應(yīng)答作為主站（master）的上位機的查詢請求，可以傳輸各個溫度、壓力等模擬量以及控制狀態(tài)及其他開關(guān)量輸入和輸出的狀態(tài)。

　　每個嘉德SCC 4O控制器都有一個唯一的地址A nn（在Unit選項中設(shè)定），用來選擇一個相應(yīng)的模塊進行狀態(tài)應(yīng)答及修改等操作。SCC40控制器必須在設(shè)定了地址后才能進行控制。

　　通過Modbus RTU協(xié)議能夠為上位PLC、PC機或DCS等提供以下參數(shù)：   當(dāng)前的各壓力、溫度、能級和電機電流值，各定時器、故障停機狀態(tài)、輸出繼電器及內(nèi)部狀態(tài)。

結(jié)束語

　　該系統(tǒng)經(jīng)過測試運行，已完全達到工藝控制要求，不但減小了DCS系統(tǒng)的控制負荷，提高了控制精度，而且費用較低，起到了良好的經(jīng)濟效益。目前DCS在石化企業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但在一些場合，比如開關(guān)量較多、安全可靠性要求不是很高、信號比較集中等場合，DCS并不是最佳選擇，這時候也可以考慮PLC和DCS相結(jié)合的方法。紅臺集氣站已經(jīng)這樣做了，而且取得的良好的效果。

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本文標(biāo)題：PLC與DCS在采油廠的融合應(yīng)用

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