PLC與DCS在丘東采油廠的融合應用

0．引言
　　工業控制已從單機控制走向集中控制、分散控制，并走入網絡時代。工業控制網絡為數據采集、工業控制提供了方便，節省了成本，提高了性能。實際應用中，往往需要不同廠家控制系統的數據共享，或某集成系統不能滿足控制需要而額外加系統，需要將2種不同系統進行互聯。
1．系統結構
　　集氣站DCS系統采用FoxBoro A2，該系統有三層結構，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。在這一層的產品是2500過程接口。
　　控制層：控制層允許對連續、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品為T940一過程監視，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，我們使用的產品為操作服務器／瀏覽器。
2．FoxBoro A2硬件
　　T940一過程監視控制器
　　T940下掛分散的I／O組件用于控制處理。多個T940可以用網絡連在一起監控幾千個I／O點。可選的冗余工作方式提高系統可靠性。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自動化系統的2500組件作為它分散的I／O系統，它的開放的網絡結構使它連接其他第三方I／O設備，這種設備支持PROFIBUS DP或Modbus—RTU協議。
　　T940組件能夠完成連續控制和順序控制。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站（兼操作站），工程師站完成系統管理、組態和過程監控、操作等功能。操作員站，完成過程監控、操作等功能。工作站操作權限分為操作員權限和工藝工程師權限。操作員操作權限對現場儀表檢測數據進行監控，流程圖畫面的切換，PID控制回路的手／自動控制和PID參數的修改，兩位式開關閥的手動開／關，歷史數據以及報警的查看。工藝T程師操作權限不但有操作人員的權限，而且可以設定檢測點報警類型和參數，PID參數的修改，操作參數手動輸入范圍限定。
4 紅臺集氣站設備系統介紹：
　　紅臺集氣站共有11臺設備，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的通訊：
　　1套乙二醇系統，采用MINI—UPPC300自控系統；
　　1套導熱油爐系統，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，采用標準3線制，即發送、接收、邏輯地各一線。
5．2通訊協議
　　T940控制器串行通訊協議采用Modbus協議，協議規定網絡中多臺設備可以串行連接通訊，采用主一從技術，即網絡里僅有一臺設備可作為主機（稱Ma ster），其他設備作為從機（稱Salve1，主機不需編號，從機必須編號。主機首先向從機發出請求信息，從機根據主機的請求作相應的回應（向主機發送數據或從主機接收數據）。

5．3 數據格式
　　Modbus協議支持傳輸的數據為ASCII碼和RTU （二進制）兩種格式。ACSII碼方式的每個字節數據分2個字節傳送，RTU方式用1個字節進行傳送，為了減少網絡數據傳輸量，一般選RTU數據方式。
6 DCS軟件組態及PLC通訊組態：
　　主從式：DCS為主機，PLC為從機
　　數據格式：RTU（二進制）
　　數據幀格式：波特率9600，數據位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協議來和上位通訊系統連接，例如：冰山嘉德的上位組態或用戶的DCS系統。
　　壓縮機系統的遠程檢測可以由嘉德的上位組態通過一根連接PC機COM1或COM2端口的兩芯屏蔽電纜（RS485）來實現。
　　通過和PC機兼容的端口連接，可以顯示當前的各個參數值、運行狀態和報警、停機等狀態并可以每天打印出溫度和壓力的圖表、報警及故障信息。
　　通訊的便捷性體現在可以查詢當前的各個溫度、壓力及控制狀態，并可以修改，顯示各設定值、上下限及時鐘設定值。所有的通訊都可以由一個RS485串型鏈連接到本控制系統中所有的嘉德控制器上來實現。
　　通訊的請求及應答現在是通過ModbusRTU協議來完成的，SCC40控制器作為從站（slave），通過應答作為主站（ma ster）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及其他開關量輸入和輸出的狀態。
　　每個嘉德SCC 4O控制器都有一個唯一的地址A nn（在Unit選項中設定），用來選擇一個相應的模塊進行狀態應答及修改等操作。SCC40控制器必須在設定了地址后才能進行控制。
　　通過Modbus RTU協議能夠為上位PLC、PC機或DCS等提供以下參數：
　　當前的各壓力、溫度、能級和電機電流值，各定時器、故障停機狀態、輸出繼電器及內部狀態。
結束語
　　該系統經過測試運行，已完全達到工藝控制要求，不但減小了DCS系統的控制負荷，提高了控制精度，而且費用較低，起到了良好的經濟效益。目前DCS在石化企業中應用相當廣泛，但在一些場合，比如開關量較多、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相結合的方法。紅臺集氣站已經這樣做了，而且取得的良好的效果。