PLC与DCS在丘东采油厂的融合应用

0．引言
　　工业控制已从单机控制走向集中控制、分散控制，并走入网络时代。工业控制网络为数据采集、工业控制提供了方便，节省了成本，提高了性能。实际应用中，往往需要不同厂家控制系统的数据共享，或某集成系统不能满足控制需要而额外加系统，需要将2种不同系统进行互联。
1．系统结构
　　集气站DCS系统采用FoxBoro A2，该系统有三层结构，工厂层、控制层和I／O层。
　　I／O层：I／O层连接过程的输入和输出点。在这一层的产品是2500过程接口。
　　控制层：控制层允许对连续、顺序控制和梯形逻辑的多样化控制引擎进行编排，在控制层我们使用的产品为T940一过程监视，控制器。
　　工厂层：工厂层让用户可以使用FoxBoroA2的工具来制定控制策略，我们使用的产品为操作服务器／浏览器。
2．FoxBoro A2硬件
　　T940一过程监视控制器
　　T940下挂分散的I／O组件用于控制处理。多个T940可以用网络连在一起监控几千个I／O点。可选的冗余工作方式提高系统可靠性。T940可以同时支持多个不同的通讯口，而且都使用不同的RJ45接口。T940以FoxBoro A2自动化系统的2500组件作为它分散的I／O系统，它的开放的网络结构使它连接其他第三方I／O设备，这种设备支持PROFIBUS DP或Modbus—RTU协议。
　　T940组件能够完成连续控制和顺序控制。单个处理在物理上分散的I／0点。
　　2500由底板、I／0控制组件（简称IOC）、I／O组件，端子头和24V DV电源等部件组成。底板插槽为2、4、8、16，我们用的底板插槽为16槽。IOC是2500控制单元，每块插槽左边第一槽插IOC，它为底板上其他I／O组件提供通讯和电源。
3 工作站
　　工作站包含操作员站和工程师组态站（兼操作站），工程师站完成系统管理、组态和过程监控、操作等功能。操作员站，完成过程监控、操作等功能。工作站操作权限分为操作员权限和工艺工程师权限。操作员操作权限对现场仪表检测数据进行监控，流程图画面的切换，PID控制回路的手／自动控制和PID参数的修改，两位式开关阀的手动开／关，历史数据以及报警的查看。工艺T程师操作权限不但有操作人员的权限，而且可以设定检测点报警类型和参数，PID参数的修改，操作参数手动输入范围限定。
4 红台集气站设备系统介绍：
　　红台集气站共有11台设备，其中包括：
　　5台原料气压缩机，采用SIEMENS一300可编程控制器，采用CP341通信卡完成与站控系统的通讯：
　　2台闪蒸气压缩机，采用SIEMENS一300可编程控制器，采用CP341通信卡完成与站控系统的通讯：
　　2台氨制冷压缩机，采用英国嘉德SCC 40控制器，采用FPWIN软件完成与站控系统的通讯：
　　1套乙二醇系统，采用MINI—UPPC300自控系统；
　　1套导热油炉系统，采用SIEMENS一200可编程控制器；
5 DCS与PLC通讯
5．1 DCS与PLC连接
　　DCS控制站上有RS一485接口，采用标准3线制，即发送、接收、逻辑地各一线。
5．2通讯协议
　　T940控制器串行通讯协议采用Modbus协议，协议规定网络中多台设备可以串行连接通讯，采用主一从技术，即网络里仅有一台设备可作为主机（称Ma ster），其他设备作为从机（称Salve1，主机不需编号，从机必须编号。主机首先向从机发出请求信息，从机根据主机的请求作相应的回应（向主机发送数据或从主机接收数据）。

5．3 数据格式
　　Modbus协议支持传输的数据为ASCII码和RTU （二进制）两种格式。ACSII码方式的每个字节数据分2个字节传送，RTU方式用1个字节进行传送，为了减少网络数据传输量，一般选RTU数据方式。
6 DCS软件组态及PLC通讯组态：
　　主从式：DCS为主机，PLC为从机
　　数据格式：RTU（二进制）
　　数据帧格式：波特率9600，数据位8位，停止位1位，奇校验方式。
　　以氨制冷压缩机压缩机的通讯为例，通过Modbus RTU协议来和上位通讯系统连接，例如：冰山嘉德的上位组态或用户的DCS系统。
　　压缩机系统的远程检测可以由嘉德的上位组态通过一根连接PC机COM1或COM2端口的两芯屏蔽电缆（RS485）来实现。
　　通过和PC机兼容的端口连接，可以显示当前的各个参数值、运行状态和报警、停机等状态并可以每天打印出温度和压力的图表、报警及故障信息。
　　通讯的便捷性体现在可以查询当前的各个温度、压力及控制状态，并可以修改，显示各设定值、上下限及时钟设定值。所有的通讯都可以由一个RS485串型链连接到本控制系统中所有的嘉德控制器上来实现。
　　通讯的请求及应答现在是通过ModbusRTU协议来完成的，SCC40控制器作为从站（slave），通过应答作为主站（ma ster）的上位机的查询请求，可以传输各个温度、压力等模拟量以及控制状态及其他开关量输入和输出的状态。
　　每个嘉德SCC 4O控制器都有一个唯一的地址A nn（在Unit选项中设定），用来选择一个相应的模块进行状态应答及修改等操作。SCC40控制器必须在设定了地址后才能进行控制。
　　通过Modbus RTU协议能够为上位PLC、PC机或DCS等提供以下参数：
　　当前的各压力、温度、能级和电机电流值，各定时器、故障停机状态、输出继电器及内部状态。
结束语
　　该系统经过测试运行，已完全达到工艺控制要求，不但减小了DCS系统的控制负荷，提高了控制精度，而且费用较低，起到了良好的经济效益。目前DCS在石化企业中应用相当广泛，但在一些场合，比如开关量较多、安全可靠性要求不是很高、信号比较集中等场合，DCS并不是最佳选择，这时候也可以考虑PLC和DCS相结合的方法。红台集气站已经这样做了，而且取得的良好的效果。