现代化工厂的过程工业

基于ABB800xA扩展自动化的过程控制系统日照海大自动化方瑞华1：系统800xA控制器系统800xA控制器、通讯接口、I/O模块能够满足工业自动化行业中最关键性的需求。结合ABB在通用及工业流程和电力自动化领域的丰富经验，800xA控制及I/O产品为客户提供强大且多样的的解决方案，不但适用于大规模、集成的自动化和电力应用，对小型混合系统也同样适用，从而有助于提高资产投资收益，实现过程可用性及维护能力的最大化。2：工程工具系统800xA的工程工具可提供实时的信息集成，便于快速安全访问。在通常工程环境下，系统800xA工程工具支持一致性信息流程，包括从设计、安装、试运行，到正常运行和维护。为各类信息流运行，生命周期改善奠定了坚实的基础，从而实现最大效益。系统800xA的工程工具具有以下特点：全集成化工程环境，开发和重新利用系统标准，如合成控制逻辑模块、操作显示模块、现场设备集成、资产监控、维护支持、文档信息等。系统内所有数据具有单一数据源完整库数据，简化工程流程3：系统800xA操作系统800xA操作关注操作员及人体工学的最优化设计，提供一套高度集成且方便使用的HMI，提供整体流程可访问性、安全系统、维护系统及其他第三方系统信息的高度集成。过程操作员一直面对恒定的挑战。我们期望操作员能够在长期正常运行下实现卓越的生产效率、在故障出现的第一时间进行响应、在异常逐渐增强时仍能进行全面控制。系统800xA操作员站可以实现对日常挑战和意外事故进行迅速且正确的决策和响应，致力于缩短停工期、减少能源损耗和维护成本。4：系统800xAI/O系统800xA提供一个全范围的工业I/O系列产品来供用户选择，从而更加优化系统的成本和性能。用户可以选择远程和本地安装、通过导轨式安装，以及选择连接本质安全信号的模块。这可以帮助您实现更好的控制、最大化的性能以及更低的成本。S800I/O既有低成本、标准功能型的模块，也具有高端功能件配置，比如热插拔、HART、时间标签、I/O冗余以及确保最佳安装与运行必需的灵活的安装件。S900I/O提供将I/O直接安装在现场的手段，尤其是危险场所，可以一直安装到EExi环路的1/2区。S900符合这类I/O系统的标准，具有热插拔、冗余、HART和诊断功能。5：现场总线和网络通信来自ABB和第三方厂商经过认证的范围广泛的现场设备都可以使用在系统800xA中。通过设备集成中心（DIC），我们可以更好的管理和增强这些库的使用。这项服务还可用于我们客户的特殊需求。我们应该使用那些现场总线？答案取决于应用和您在现场已经安装的设备。一个优化的解决方案可能会使用更多的现场总线。例如，新的“模拟量”设备可以得益于FoundationFieldbus，而新的“离散量“设备可以得益于PROFIBUS，PROFINET，DeviceNet和Ethernet/IP。电气集成可以通过IEC61850，Ethernet/IP，PROFIBUS，DeviceNet，MODBUS或者其它协议。6：通过认证的第三方产品许多主要的品牌都选择认证他们的产品可以连接到系统800xA，来确保互操作性和稳定运行。IndustrialIT指ABB承诺开放自动化和电力解决方案以及服务的互连接性，并致致力于为客户持续地改善生产力。认证流程适用于那些可以与系统800xA进行互操作的产品和解决方案。这些产品和解决方案经过认证可以提供“即插即用”的功能，帮助客户降低投资总成本。当一个产品通过产品制造商的研发和测试后，需要通过认证流程来检验这个产品与系统800xA的互操作性。认证流程为客户确保通过认证的产品所交付的技术价值。该化工厂项目为我公司2013年重点项目，项目整体由外方专家设计，我公司负责整个工厂的自动化系统、电气系统、仪表阀门等。该工厂安装标准现代化工厂设计，控制系统、仪表阀门全部采用了世界最先进技术，公司领导对该项目非常重视，目前该项目已经全部安装调试完毕，试生产也已圆满完成。以下几节我将逐一介绍该项目的自动化系统，电气、仪表阀门等。1:控制系统架构PM861CI854CI854CI854CI801CI801AI810AI810A0810A0810DI810DI810DI810DI810DI810D0820D0820D0820D0820耦合器S900站1S900站2S900站2S900站2DP/PADP/PADP/PA……1.1:S800I/0和Profibus-DP通讯PM861CI854CI854CI854CI801AI810AI810A0810A0810DI810DI810DI810DI810DI810CI801D0820D0820D0820D0820Profibus-DP模拟量输入信号，如电机电流大小，称重值大小等。。。模拟量输出信号，如变频器调速信号等。。。数字量输入信号，如某个电机的运行信号、故障信号等。。。继电器输出信号，如启停某个电机的信号等等。。。DP主站DP从站1.1:S800I/0和Profibus-DP通讯ProfiBus是在欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也是目前国际上通用的现场总线标准之一。ProfiBus是属于单元级、现场级的SIMITAC网络，适用于传输中、小量的数据。其开放性可以允许众多的厂商开发各自的符合ProfiBus协议的产品，这些产品可以连接在同一个ProfiBus网络上。ProfiBus是一种电气网络，物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤、无线传输。ProfiBus-DP的传输特点1：传输介质：双绞线、光纤2：传输速率：9.6kb-12Mb，一般取用1.5M。3：传输距离：小于1.2KM。4：结构：总线型或者树形拓扑结构，需要有终端电阻。1.1:S800I/0和Profibus-DP通讯本项目中使用的传输介质：专用的DP通讯电缆。该电缆由西门子公司生产，该电缆具有双层屏蔽，内芯为红绿标准颜色，可配合DP接头快速构成规范的接地。本项目中使用的总线接头：专用的DP通讯接头。该接头由西门子公司生产，该接头内置终端电阻，可有硬件开关决定是否使用，配合DP电缆使用，构成规范的DP网络。1.1:S800I/0和Profibus-DP通讯项目使用的DCS柜：该DCS柜集成由我公司完成，符合国家对DCS柜组装验收规定。柜体采用威图机柜，设计合理，质量可靠。柜内元器件布局合理，美观大方。1.2:S900I/0和本安型Profibus-DP通讯PM861CI854CI854CI854耦合器S900站1S900站2S900站2S900站2采集现场阀门的信号，控制阀门的关闭开启，给显示单元提供模拟量信号DP主站对通讯总线进行耦合，使之可以进入防爆区域1.2:S900I/0和本安型Profibus-DP通讯RS485is耦合器：该耦合器为德国赫斯曼产品：用于从PROFIBUSDP转换为本安型PROFIBUS。用于连接本安型PROFIBUSDP站和所有具有EXiDP接口的第三方设备在危险区域也可作为中继器使用，可作为安全光栅，属于有源总线站，无需配置。连接危险区的DP从站所使用的电缆必须为本安型的DP通讯电缆，通常该电缆为淡蓝色以便于明显认出。1.2:S900I/0和本安型Profibus-DP通讯S900现场从站特点：可安全的应用与危险区1区2区的I/O模块模块化设计，支持热插拔电源模块和通讯模块可冗余配置可使用HART协议进行数据组态设定，读取状态1.2:S900I/0和本安型Profibus-DP通讯S900现场从站构成：电源模块：可冗余配置，可按照与危险区1区内。通讯模块：可冗余配置，具有本安型Profibus-DP接口，配合本安型接头（淡蓝色）。I/0模块：一个S900从站底板可以安装16个I/O模块。例如：数字量I/O模块，电磁阀驱动模块，继电器输出模块，频率输入模块，模拟量输入模块，模拟量输出模块等等。。。这些模块配合本安型设备可直接构成本质安全型回路而不再需要安全栅。1.3:本安型防爆介绍本质安全源于按GB3836.3—2010标准生产，防爆电器设备的分类，防爆电器分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ,即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。本质安全防爆方法是利用安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。对于仪表检测和控制回路而言，限制能量首先意味着限制电压和电流。又由于电容和电感能够储存和释放电能量，因此电容和电感也须限制。1.4:Profibus-PAPM861CI854CI854CI854DP/PADP/PADP/PA……DP主站DP/PA耦合器，由Profibus-DP协议转换为Profibus-PA协议，并给现场仪表供电和通讯现场智能仪表，具有Profibus-PA通讯协议，本安防爆型EXia1.4:Profibus-PAProfibus-PA的特点：PA在从站设备的行规中定义了应具有的特性，从而保证了不同设备制造商产品的互操作性和互换性；PA使用同步传送技术IEC61158－2；通过总线供电模式，PA可以在有爆炸危险的场合使用；PA使用FISCO模式，使得本质安全网络得以延伸；由于使用了GSD、EDDL、FDT/DTM，PA方便了设备的管理，并奠定了优化资源管理的基础。1.4:Profibus-PAIEC61158－2的特点：数据传送其方式为数字式、位同步、电压模式，固定的波特率31.25kbit/s，曼彻斯特编码。数据可靠性采用前同步信号和起、止界定符来避免差错。电缆使用双绞线屏蔽电缆（视使用场合而定）。爆炸场合的保护本质安全（EExia/ib），远程供电通过信号电缆实现。连接网络可以是线型、树型、星型或混合型。站点数量总的站点数量可达126个，每段可达32个，具体数量要根据系统总的电流损耗量而定。电缆长度最长可达1900m，在危险区域最长可达1000m。中继器最多可扩展至4台，使用中继器可使电缆距离延伸到10km。1.4:Profibus-PA本项目使用的DP/PA耦合器：本DP/PA耦合器为德国P+F公司生产：分别有耦合器底板，DP/PA耦合器，电源底板，现场供电模块构成：每套系统由四个网段组成，每个网段有单独的供电，个网段之间互不影响该P+F的DP/PA为免配置型，无需在硬件组态中组态，而直接组态现场智能仪表。1.4:Profibus-PA规范的现场智能PA仪表的连接1：PA仪表接线盒。。。。PA仪表PA仪表PA仪表PA仪表PA仪表接线盒PA仪表PA仪表PA仪表PA仪表1.4:Profibus-PA规范的现场智能PA仪表的连接2：PA仪表PA仪表PA仪表。。。。PA仪表需要使用终端电阻：1.5:Profibus-PA智能仪表介绍E+H智能温度变送器TMT84：温度变送器带通用型双输入通道，采用PROFIBUS-PA通信，可以将不同类型的输入信号转换成数字量输出信号iTEMPTMT84具有高信号可靠性、高长期稳定性和高测量精度，具有高级故障诊断功能(尤为适用于恶劣工况条件)1.5:Profibus-PA智能仪表介绍E+H智能压力变送器PMP71：该压力变送器可以选择为Profibus-PA智能型，能对多种液体气体等的压力进行测量。具有多种过程连接接口，可按照需求选择。多种压力范围选择，可进行压力或者液位等的测量。1.5:Profibus-PA智能仪表介绍罗斯蒙特智能差压变送器3051：共面平台支持集成压力、流量和液位方案回路诊断功能实现对整条电气回路健康状况的预测能见性本地操作界面（LOI）提供易用的变送器就地配置能力1.6:智能阀门定位器本项目中所使用的控制阀的定位器全部为智能阀门定位器：所选用的品牌为西门子：具有PROFIB