3351儀表智能變送器環(huán)境溫度通信至DCS的設計與實(shí)現功能。

         　 內蒙某公司利用內蒙古錫林浩特勝利煤田 的褐煤作為原料，選擇固定床干法排灰純氧碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗凈化及鎳基催化劑甲烷化 等技術(shù)生產(chǎn)代用天然氣。設計規模確定為公稱(chēng)能 力每天 1 200 萬(wàn) Nm3。項目計劃分 3 期建設，建 成投產(chǎn)后生產(chǎn)的產(chǎn)品為每年 40 億立方米代用天然氣及其他副產(chǎn)品。目前 I 期已建成投用生產(chǎn)，II 期正穩步推進(jìn)，主工藝控制系統采用 Foxboro IA’ S DCS 控制系統控制。項目建設地址位于內蒙古赤峰市克什克騰旗達日罕烏拉蘇木錫騰海，室外 極端非常低氣溫達到 － 40℃ ( 一月) ，非常冷月( 一月) 平均氣溫 － 25． 5℃，因此氣候、地理環(huán)境等因素 給室外儀表安全穩定運行帶來(lái)極大的挑戰。儀表變送器輸出采用直流 4 ～ 20mA 模擬信號，只能顯 示單一檢測參數，若為室外儀表安裝溫度檢測設 備，需大量電纜、設備和安裝費用。由此，筆者提 出智能儀表變送器自身溫度參數自帶 HART 協(xié) 議，通過(guò) Foxboro IA’S DCS 組態(tài)軟件 IACC 重新 組態(tài)調試，上傳至 DCS 控制系統進(jìn)行集中監視。

1， 3351儀表智能變送器 硬件要求

智能儀表設備需要設有 HART( Highway Ad- dressable Remote Transducer) 協(xié)議具備通信功能， HART 是可尋址遠程傳感器高速通道的開(kāi)放通信 協(xié)議，是美國 ROSEMOUNT 公司于 1985 年推出的 一種用于現場(chǎng)智能儀表和控制室設備之間的通信協(xié)議。利用貝爾 202 頻移鍵控( FSK) 標準，將低 電平的數字通信信號疊加在 4 ～ 20mA 之上，不會(huì ) 對 4 ～ 20mA 信號造成干擾。儀表設備配備溫度模件，可連接智能手操器( 如 HART475) 查看是否具備HAFT相關(guān)功能。

控制系統硬件( 圖 1) 主要由控制處理機、現 場(chǎng)通信組件及現場(chǎng)總線(xiàn)組件等構成。DCS 控制系 統采用了 FCP270 控制處理機，其好特的容錯運 行結構極大地增強了可靠性，并與它相連的現場(chǎng) 總線(xiàn)組件( FBM) 一起，對組態(tài)好的控制方案進(jìn)行 過(guò)程控制。它既能實(shí)現常規的連續控制、梯型邏 輯控制、順序控制以及批量處理等功能，又能實(shí)現數據采集、檢測、報警和傳送信息的功能。使用 EXACT( 專(zhuān)家自適應控制整定算法) 和EXACTMV( EXACT 多變量控制) 算法控制過(guò)程的變量。 這些算法包含在功能控制塊中，現場(chǎng)過(guò)程工程師 可對它們進(jìn)行組態(tài)，以完成所要求的控制方案。 現場(chǎng)通信組件采用 FEM100 通過(guò)高速、可選冗余的 10Mb /s 以太網(wǎng)基的現場(chǎng)總線(xiàn)，提供現場(chǎng) 總線(xiàn)組件( FBM) 與 I/A 系列控制站的通信接口。 FEM100 把控制站使用的 10Mb /s 以太網(wǎng)信號轉 換為 FBM 使用的 2Mb /s 信號，反之 FBM 所使用 的 2Mb /s 信號也可轉換為控制站使用的 10Mb /s 以太網(wǎng)信號。 現場(chǎng)智能儀表變送器與控制室 DCS 硬件連接采用 Foxboro 的 FBM216b，即 HART 通信冗余 輸入接口組件，它具有 8 路通道隔離的 4 ～ 20mA 模擬量輸入通道，每個(gè)通道接收一個(gè)標準的 4 ～ 20mA 信號，或一個(gè)搭載在 4 ～ 20mA 的模擬輸入信號上的數字 HART 移頻鍵控信號。每個(gè)通道為 現場(chǎng)設備提供雙向數字通信，并完成設備的 4 ～ 20mA 輸入信號從模擬量向數字量的轉換，每個(gè)
通道均有自己的 FSK 調制解調器。

2 ，3351儀表智能變送器控制策略
以現場(chǎng)一個(gè)羅斯蒙特智能壓力變送器環(huán)境溫度上傳至 DCS 為例進(jìn)行說(shuō)明，輸出標準采用4 ～ 20mA，基于 HART 協(xié)議的數字信號，位號為 PT-27312，控制原理如圖 2 所示。

在工程師站打開(kāi) DCS 組態(tài)軟件 IACC，在定 義網(wǎng)絡(luò )、硬件項( Network) 中，查看測點(diǎn) PT-27312 所在控制器 CPB113( FCP270) 下的現場(chǎng)總線(xiàn)卡件 B1132B( FBM216B) 通道 B12B_1 工作模式，發(fā)現僅能接收直流 4 ～ 20mA 信號，需要對其工作模式進(jìn)行重新修改組態(tài)，把 Dvopts 項參數由 4 ～ 20 改 為 HART( 圖 3) ，并下裝到控制器當中。

在 IACC 組態(tài)軟件的 Plant 選項中，找到測點(diǎn) PT-27312的策略圖形( 圖4 ) ，在此新加入一個(gè) RIN 模塊和一個(gè) AIN 模塊，分別命名為“PTT _ 37312R”和“PTT_37312”。

lom_id 中填入修改過(guò)的 ECB 通道號 B12B_1; Pnt_no 改為 SV( Secondary Variable) ，SV 即羅斯 蒙特智能儀表壓力變送器環(huán)境溫度在 HART 協(xié) 議傳輸的參數地址; Sci 中輸入信號修正索引，選 “0”不需要對 HART 作信號修正，輸出等于輸 入; 量程填入 0 ～ 100; 單位填入℃ ，完成后下裝 到控制器中。 組態(tài) AIN 模塊“PTT_37312”參數( 圖 6) ，io-mopt － 取“0”即模塊的輸入信號從它的 MEAS 參 數取輸入值，并且 Sci 參數選“0”不對輸入信號進(jìn) 行修正。量程和單位同 RIN 模塊，完成后下裝到控制器中。 利用 Foxboro DCS 上位機組態(tài)軟件 foxdraw， 將測點(diǎn)顯示出來(lái)供運行人員監控，又將所有測點(diǎn)加入歷史庫，便于實(shí)時(shí)查詢(xún)數據，并根據環(huán)境溫度變化將低于 5、0℃ 發(fā)出的報警信息顯示出來(lái)，部 分界區上位機顯示和報警界面如圖 7 所示。

Foxboro I/A 系統提供 OPC 接口站，OPC 服務(wù) 器具有單向發(fā)送功能，只允許向外部發(fā)送數據，不允許從外部接收數據，以抵御外部惡意或是無(wú)意
對 DCS 的攻擊或修改。OPC 服務(wù)器掛在單元機組 DCS 系統的 Mesh 網(wǎng)交換機上作為 DCS 系統的一個(gè)節點(diǎn)，交換機通信速率為 100Mb /s/或 Gb /s，同時(shí)配置防火墻，以確保網(wǎng)絡(luò )和 DCS 數據的安全 性。利用此接口將組態(tài)好的數據，上傳至廠(chǎng)級監控系統( SIS) 顯示，管理人員可隨時(shí)可監控。
3 3351儀表智能變送器結束語(yǔ)
目前該公司各個(gè)界區煤氣水分離、凈化、空 分、甲烷化、濃鹽水、污水、酚氨回收 A/B 單元、氣 化 A 單元及氣化 B 單元等 300 余多塊室外智能
儀表變送器環(huán)境溫度均已實(shí)現 DCS 監控，并加入歷史庫和報警信息。儀控人員又將所有數據引入 廠(chǎng)級監控系統監視，極大地方便了設備管理人員 根據溫度變化情況制定防凍措施，解決了以往冬 季需要占用大量人力巡檢儀表的問(wèn)題，保證了冬 季智能儀表變送器所在環(huán)境溫度在非常佳范圍內安
全穩定運行。自投用兩個(gè)冬季以來(lái)未發(fā)生因儀表設備凍壞而引起的機組等裝置非計劃停車(chē)，有利 于集中控制管理、運行人員平穩操作和安全生產(chǎn)。