總線閥門定位器在橫河CS3000總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

       現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種工廠現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，是計算機網(wǎng)絡(luò)和控制結(jié)合的新技術(shù)，是集散控制系統(tǒng)DCS后的新一代控制系統(tǒng)。中?；瘜W(xué)80萬噸/年甲醇項目中，控制全部采用了現(xiàn)場總線控制技術(shù)。FF總線閥門定位器，作為FCS中的重要設(shè)備，大大提高了定位的精度以及對過程干擾更加迅速的響應(yīng)，對裝置的穩(wěn)定運行起到了重大作用。

      1、CENTUMCS3000現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      80萬噸/年甲醇裝置采用的是YOKOGAWA的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中CPU、I/O卡件、電源、總線通信卡ALF111、總線電源都采用冗余配置。每一個網(wǎng)段帶7～9臺總線儀表。該系統(tǒng)中所有的控制閥都使用了FF總線定位器。有定位器的網(wǎng)段定位器數(shù)量一般不超過2臺，盡可能的降低網(wǎng)段故障對調(diào)節(jié)閥的影響。

      2、FF總線閥門定位器簡介

      FF定位器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同于普通的HART智能定位器或常規(guī)（4~20mA.DC）定位器，是一種為FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)而設(shè)計的數(shù)字式的閥門控制器。它有很多突出特點：儀表設(shè)備間的互操作性，過程控制功能，通信功能，基于微處理器（CPU）技術(shù)。FF總線定位器采用9-32v總線供電，完全由數(shù)字信號進行控制，其傳輸符合FOUNDATIONTM現(xiàn)場總線規(guī)定，以31.25kbit/s的速度進行數(shù)據(jù)傳輸。

      3、FOUNDATIONTM現(xiàn)場總線塊模型

      FOUNDATION現(xiàn)場總線將所有設(shè)備功能和數(shù)據(jù)分派到3個不同類型的塊，每種類型模塊在模塊模型中都具有不同的任務(wù)范圍。

      3.1、資源塊（ResourceBlock）

      資源塊包含所有用來識別設(shè)備的數(shù)據(jù)，這類似一個電子設(shè)備標(biāo)簽。資源塊參數(shù)包括設(shè)備型號、設(shè)備名稱、生產(chǎn)廠ID、序列號以及影響到所有其他設(shè)備塊性能的參數(shù)，每一個總線設(shè)備只有一個資源塊。

      3.2、轉(zhuǎn)換塊（TransducerBlock）

      轉(zhuǎn)換塊包含所有數(shù)據(jù)和特定設(shè)備參數(shù)用來將過程參數(shù)（傳感器或執(zhí)行器）和設(shè)備進行連接傳遞。FF總線定位器AO轉(zhuǎn)換塊可直接影響定位器輸出信號。

      3.3、功能塊（FunctionBlock）

      功能塊負(fù)責(zé)FOUNDATIONTM現(xiàn)場總線設(shè)備的控制狀態(tài)。包括AI/AO/PID等。通過連接功能塊的輸入和輸出可對FOUNDATIONTM現(xiàn)場總線設(shè)備進行組態(tài)。AO功能塊將來自上游功能塊的輸出值轉(zhuǎn)化為給控制閥的控制值。PID功能塊具有靈活的比例——積分——微分控制算法，可根據(jù)應(yīng)用需要進行組態(tài)。

      4、CS3000系統(tǒng)組態(tài)

      FF總線定位器與傳統(tǒng)的定位器在組態(tài)上有很大的不同。每一臺總線定位器都必須分配相應(yīng)的地址、定義位號、獲取ID等。

      4.1、Fieldbusbuilder

      在YOKOGAWACENTUM軟件systemview的FieldbusBuilder中添加總線定位器并定義位號、地址、獲取設(shè)備ID等信息。

      4.2、對定位器中的模塊參數(shù)定義

      在ParameterEdit中對AOPID模塊參數(shù)進行組態(tài)，包括模塊模式、測量范圍、輸出范圍、單位、控制選項、狀態(tài)選項等。

      5、FF總線定位器相對于常規(guī)定位器的優(yōu)勢

      通過施工、調(diào)試和日常維護的經(jīng)驗來看，與常規(guī)的定位器相比，F(xiàn)F總線定位器更具有優(yōu)勢。

      5.1、節(jié)約施工調(diào)試時間

      使用傳統(tǒng)定位器的閥門在安裝調(diào)試的時候都要求經(jīng)過一次調(diào)校和回路聯(lián)校的過程，而且在回路聯(lián)校的過程中還會花費更多的時間。FF總線閥門只要在PRM上就可以進行自動校驗，在主控室就可以完成所有的工作，包括閥門的實際反饋都一目了然。

      5.2、分散控制風(fēng)險

      在80萬噸甲醇項目中，充分利用了FF總線定位器集成的PID功能模塊，將所有的簡單控制都放在定位器中，在現(xiàn)場直接控制過程變量，大大減少了上一層自動控制系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)數(shù)量，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的風(fēng)險分散。

      5.3、強大的自診斷功能

      在橫河CS3000總線系統(tǒng)中，總線定位器最大的優(yōu)點是具有強大的自診斷功能。現(xiàn)場總線的PRM提供了定位器運行的各種信息，如定位器設(shè)定值、輸出值、實際閥位，而且還包括了氣源壓力、輸出壓力、設(shè)備溫度等其他信息。根據(jù)閥門的開度情況，就可以判斷閥門有沒有回滯現(xiàn)象，是填料太緊還是閥桿有摩擦等其他原因。

      當(dāng)出現(xiàn)這種特殊情況時，我們就可以采用FF總線系統(tǒng)PRM的功能診斷軟件（DeviceViewer）。相關(guān)儀表操作人員就會采用這種智能軟件就可以快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)閥門的異常問題并提示相對應(yīng)的解決方法。當(dāng)正常運行的閥門定位器其各個參數(shù)均為正常時（綠色）。當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)異常時就會產(chǎn)生相對應(yīng)參數(shù)的報警（紅色），并在下拉菜單欄中顯示出異常參數(shù)的詳細(xì)說明，為儀表操作人員更快更準(zhǔn)確的解決調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)的異常問題提供了明確的參考和依據(jù)。


      6、結(jié)語

      隨著科技的發(fā)展，工廠對控制系統(tǒng)的要求越來越高，F(xiàn)F總線定位器在總線控制系統(tǒng)中大大提高了作為控制回路終端執(zhí)行元件調(diào)節(jié)閥的精度，具有強大的自診斷功能，極大的改善了控制回路的調(diào)節(jié)品質(zhì)，對化工裝置的穩(wěn)定運行起到重要的作用。隨著FF總線閥門定位器的技術(shù)改革和不斷完善，控制系統(tǒng)將會越來越精確和高效。