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引　言　　
　　集散控制系統(tǒng)（Distributed Cool System－DCS）集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、CRT技術(shù)于一體，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了一種新型的控制系統(tǒng)———現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Cool System－FCS）。但國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的情況是：大多數(shù)企業(yè)還處于模擬儀表和人工控制的階段，采用DCS控制系統(tǒng)的企業(yè)仍是少數(shù)。由于DCS應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟，在現(xiàn)有的技術(shù)條件和市場條件下，F(xiàn)CS還不能完全取代DCS，而且目前現(xiàn)場總線設(shè)備和系統(tǒng)還十分昂貴。因此，除了新建企業(yè)外，國內(nèi)企業(yè)在較長時間不可能采用現(xiàn)場總線技術(shù)，而必須走逐步發(fā)展、過渡的道路。
　　我們在上海石化股份公司環(huán)保部水質(zhì)凈化廠監(jiān)控系統(tǒng)的改造項目中，對3個生產(chǎn)單元已有的DCS和PLC進行改造，增加通信功能，實現(xiàn)總調(diào)度室對各生產(chǎn)裝置的集中監(jiān)控。 2　系統(tǒng)改造方案　　
  根據(jù)水質(zhì)凈化廠各生產(chǎn)單元的功能和建設(shè)階段，分為廠外調(diào)節(jié)池、污水一段、氧化溝、四期污水處理、污泥脫水、污泥干化6個生產(chǎn)單元。另外，在廠部設(shè)有總調(diào)度室，但是總調(diào)度室的監(jiān)控水平較為落后，改造之前基本上不能對各個生產(chǎn)單元進行監(jiān)控。為了適應(yīng)生產(chǎn)需要，提高生產(chǎn)效率，改善操作條件，加強監(jiān)控手段，確保各生產(chǎn)裝置的正常運行，急需對各生產(chǎn)單元和總調(diào)度室進行技術(shù)和設(shè)備的更新改造，從而能在總調(diào)度室對各裝置進行監(jiān)視管理，及時了解各裝置的運行情況，達到指揮及時和調(diào)度準確的目的。
2．1　現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的改造
　　現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的改造要充分利用原有儀表和設(shè)備，主要考慮可靠性和實時性。首先對自控程度較高的3個單元進行改造（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2—1）：
　　四期污水處理生產(chǎn)單元控制設(shè)備配置了兩套ALLEN－BRADELY公司PLC設(shè)備。25塊開關(guān)量輸入信號卡，可采集384點信號；7塊開關(guān)量輸出信號卡，可輸出112點信號；3塊模擬量輸入信號卡，可采集24點信號。兩套AB—PLC通過DH＋（數(shù)據(jù)高速通道）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在原有的現(xiàn)場控制計算機上分別增加以太網(wǎng)卡，通過以太網(wǎng)將實時數(shù)據(jù)送到總調(diào)度室處理�！　≥敵�192點信號；1塊模擬量輸入信號卡，可采集8點信號。系統(tǒng)運行采用遙控開關(guān)操作與全模擬流程盤顯示。在原有的Siemens S5－115UPLC上增加RS－232通訊模塊（CP524）和1臺現(xiàn)場操作站，用點對點方法連接，使PLC的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場操作站送到以太網(wǎng)上，與總調(diào)度室監(jiān)控計算機通信。但RS－232傳輸速率只有9600bps，操作站僅對現(xiàn)場起到監(jiān)視作用。

　　污泥干化生產(chǎn)單元控制設(shè)備采用Honeywell9200e PCS。系統(tǒng)配置了9塊開關(guān)量輸入信號卡，可采集288點信號；3塊開關(guān)量輸出信號卡，可輸出96點信號；3塊模擬量輸入信號卡，可采集48點信號；
5塊模擬量輸出信號卡，可輸出20點信號。由于現(xiàn)場使用的工業(yè)計算機的CPU、內(nèi)存與硬盤都不能滿足進行數(shù)據(jù)通訊等項要求，必須予以更新。新的計算機選用工業(yè)控制計算機，配置以太網(wǎng)卡，使總調(diào)度室監(jiān)控計算機可以通過以太網(wǎng)訪問Honeywell 9200e的實時數(shù)據(jù)。
　　由于3套控制系統(tǒng)為不同時期所建，采用了不同的PLC，不具備性，相互之間直接通信在技術(shù)上存在很大困難，且意義不大；并且3套裝置距離較遠，施工費用也將很高。綜合考慮成本和效益，不再建立3個單元之間的現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)。對其余3個自控程度較低的生產(chǎn)單元，可考慮使用現(xiàn)場總線技術(shù)，即可方便地實現(xiàn)各單元之間的通信。雖然現(xiàn)場總線的應(yīng)用從技術(shù)和成本考慮都并非如宣傳的那樣，但它畢竟是一種、分散、可互操作的技術(shù)和產(chǎn)品，代表了控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。在已有的DCS系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場總線新技術(shù)，實現(xiàn)FCS與DCS的集成，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可有3種模式，具體可參閱文獻［3］、［4］。
2．2　上位機網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)
　　上位機網(wǎng)絡(luò)主要考慮網(wǎng)絡(luò)的可靠性、傳輸效率及可擴展性。Ethernet在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制，主要是由于它采用CSMA／CD碰撞方式，在網(wǎng)絡(luò)負荷時，網(wǎng)絡(luò)的確定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求。但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，Ethernet在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛的認可。
　　常用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)形等，由于總調(diào)度室到各生產(chǎn)單元之間要交換實時數(shù)據(jù)，選擇星型拓撲結(jié)構(gòu)，任意站點之間的通信通過交換機實現(xiàn)透明的轉(zhuǎn)發(fā)，不存在信道共享引起的競爭問題。
　　對于通信介質(zhì)的選擇，由于總調(diào)度室與各個生產(chǎn)單元距離較遠，分別為1000m、800m和900m，因此選用4芯多模室外光纜作為通信介質(zhì)，它具有通信速率高、抗電磁干擾、信號傳輸衰減小等優(yōu)點。兩端采用轉(zhuǎn)換器EM316E／M進行光電轉(zhuǎn)換。
　　另外，由于Ethernet是目前應(yīng)用廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們對Ethernet技術(shù)十分熟悉，可以降低系統(tǒng)的開發(fā)、培訓(xùn)和維護費用。同時，由于應(yīng)用廣泛，其硬件價格也十分低廉。目前，Ethernet網(wǎng)卡的價格只有Profibus、FF等現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的十分之一。
　　采用這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單機故障不會影響其它站點，即使網(wǎng)絡(luò)癱瘓，各現(xiàn)場操作站仍可運行。另外，該系統(tǒng)具有良好的可擴展性，向下可以增加其余生產(chǎn)單元，向上可以和公司內(nèi)各個部門互連。另置一臺2900系列交換機提供10M／100M自適應(yīng)端口便于擴展（見圖2—2）。公司內(nèi)多數(shù)事業(yè)部，如化工部、塑料部等有各自的服務(wù)器，可以很方便地瀏覽各事業(yè)部的主頁，實現(xiàn)信息共享。