基金会现场总线FF技术在焦炉计算机控制系统的应用

    （一）、 项目背景
　　天津市第二煤气厂炼焦车间是全厂生产的核心和经济效益、社会效益的重要来源，其生产自动化程度和管理、调度水平直接关系到每一炉气、每一炉焦的生产和质量。炼焦车间有三座焦炉，一、二号炉是八十年代初期建造的，生产参数的监测和控制系统的调节采用的全部是模拟仪表， 90年一、二号炉采用BITBUS采集站，在车间级、厂级调度系统中只实现了监测，但随着科学技术的发展，原系统已不能更好地满足生产需要，随着计算机技术的发展，系统的硬件也已被更新换代，维护非常困难。而90年建造的三号焦炉，采用的则是DCS系统，只对三号炉实行了监控，相对一、二号炉是一个独立系统。随着生产的发展，越来越迫切地需要对一、二号焦炉控制系统实现计算机控制，对整个焦炉系统进行一个统一的管理，因此厂方准备在炼焦车间要进行一系列的技术创新。 

　　沈阳自动化研究所在“九五”攻关项目中承担了“新一代全分布式控制系统软件”研究开发，其研究成果及与其相关的现场总线技术真正满足炼焦车间自动化系统的需求。沈阳自动化研究所也竭诚为厂服务，提供免费开发，把炼焦车间计算机系统做为现场总线技术应用的示范工程，采用现场总线技术，在继承现有遗产的同时对老企业实现改造，同时通过现场总线技术在企业生产自动化系统中的应用示范，促进现场总线技术在我国的发展。 

    （二）、项目涉及的炼焦车间的生产工艺： 

　　炼焦车间是煤气厂的主要生产车间。它是把来自备煤车间煤塔中的质量均匀的配合煤倒入装煤车，经计量后由装煤车装入炭化室，按规定时间在隔绝空气情况下，高温干馏。煤中的挥发份逸出，成为荒煤气进入上升管、桥管各集气管，经循环氨水喷洒冷却后进入净化车间进行净化，净化后煤气一部分回送至炼焦车间供焦炉加热，剩余的绝大部分出厂供居民使用。焦炉中干馏后的煤变为焦炭，成熟后的焦炭由推焦车推出，经拦焦车导焦栅导至熄焦车，送往熄焦塔用水熄灭，然后送往运焦车间。 

　　由炼焦车间的工艺可看出其在全厂生产过程中的重要位置。 

    •  采用现场总线技术的优越性 

    （一）、现场总线优点 

　　现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 

　　由现场总线及其智能仪表组成的控制系统 与现行控制系统相比，具有一些固有的技术优势： 

　　1、现场总线是一个全数字化的现场通信网络，它用数字信号代替传统的模拟信号，因此其测量精度高，抗干扰性强。 

　　2、现场总线网络采用标准的通讯协议，是开放式互连网络。它可集成满足现场总线协议的各厂商的通信网络和现场设备，避免了网络和设备的一家独断，实现了真正意义上的开放。 

　　3、基于总线的智能化的现场仪表，可以对量程和零点进行远方设定，具有仪表工作状态自诊断功能，能进行多参数测量和对环境影响的自动补偿。 

　　4、现场总线实现了控制功能的彻底分散，把控制下放到底层。智能化的现场设备集检测、转换、运算和控制功能于一体，既降低了成本又增加了安全性和可靠性。 

　　5、所有现场设备直接通过一对传输线互连，这对传输线就是现场总线。这种连接方式减少了连线的数量，易于安装和维护，使施工费用、电缆费用、调试和维修成本节省40%之多。[page] 

    （二）、 DCS、FCS及混合系统的结构比较

      DCS是基于模拟仪表的控制系统。现场控制站与仪表间通过一对一的方式，实现单向的模拟信号传输，易造成大量的导线消耗和繁重的维护量。 

　　FCS是基于现场总线的分布式控制系统。它将控制任务下放至本地仪表，危险彻底分散，加强系统的自主能力；仪表与控制系统间通过总线，采用一对多的方式，实现双向的、全数字信号通讯。FCS具有对量程和零点进行远程设定和超强的自诊断能力。 

　　混合系统既秉承了总线系统的全部优势，又实现了对企业现有模拟仪表系统的利用，更好地实现与遗产系统的无隙集成，体现了现在与未来的完美过渡。 

　　针对天津第二煤气厂煤焦车间现有的自动化水平，采用现场总线仪表和模拟仪表相结合，在控制系统中把控制任务下放到本地仪表，加强系统的自主能力。同时实现对老工艺系统自动化遗产的有效继承，提高现有老企业的自动化水平。 

    • 系统功能设计： 

　　在天津第二煤气厂焦炉计算机控制系统项目中，我们采用现场总线技术与现有系统相结合。在一、二号炉，采用现场总线技术实现监测和对十二个控制回路的控制，在三号炉，保留其 DCS系统，现场服务器通过RS232通讯接口与DCS连接取得三号炉生产参数。集一、二、三号炉生产参数监测于一体，实现炼焦车间计算机自动监控。 

　　对原常规仪表系统，我们建议原有仪表系统暂保留，不做更新，待总线系统完善后自然淘汰，仪表移做它用。