控制系統(tǒng)組成
----在本套裝置的控制系統(tǒng)中，中央控制室內(nèi)配置了1臺AS416作為主控制器，1臺用于組態(tài)和編程的工程師站，1臺用于監(jiān)視和控制整個流程的操作員站。控制器與工程師站、操作員站之間以PROFIBUS FMS連接。在現(xiàn)場設備部分運用了先進的現(xiàn)場總線技術(shù)，變送器、閥門定位器與控制器之間的通信全部以總線方式進行而不再以傳統(tǒng)的 4～20mA方式傳送數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場有防爆要求，因此上述設備通過PROFIBUS PA連接。 總共配有20臺Profibus-PA 總線型壓力變送器，15臺Profibus-PA總線型差壓變送器，5臺Profibus-PA總線型溫度變送器和25臺SIPART PS2總線型閥門定位器。另外在系統(tǒng)中還選用了P＋f 本安型的總線式I/O模塊，用于控制現(xiàn)場防爆區(qū)內(nèi)的68個程控閥。連接現(xiàn)場 設備的 Profibus PA總線經(jīng)過IM157 DP/PA接口模塊處理后可與Profibus DP 網(wǎng)絡相連，最終再由Profibus DP連接AS 416。 IM157 DP/PA接口模塊與AS416之間的 Profibus DP 網(wǎng)絡以光纜方式連接：在AS 416 一側(cè)和IM 157 一側(cè)各使用了一個 OLM （光纜鏈路模塊），兩個OLM 之間使用兩對互為冗余的光纜，傳輸距離 約350米。在 Profibus DP 網(wǎng)絡上安裝了兩個ET200M 遠程I/O站，用于處理非防 爆區(qū)內(nèi)的信號。項目的系統(tǒng)配置圖如圖1所示：

功能實現(xiàn)
----PCS7系統(tǒng)是面向工業(yè)過程的分布式的全集成控制系統(tǒng)。它綜合了DCS，PLC及現(xiàn)場總線的技術(shù)。開放式系統(tǒng)網(wǎng)絡、開放式操作系統(tǒng)、以及開放式接口使公司范圍也即從生產(chǎn)級到管理級的整個信息系統(tǒng)集成最優(yōu)化。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，可按系統(tǒng)進行配置。

工程師站（ES）
----項目中配備一臺工程師站，工程師站提供將整套裝置的設備結(jié)構(gòu)傳送至PCS 7，并將它們繪制入對象如流程圖、報告、操作畫面等的方法。在工程師站上安裝 PCS 7 Toolset V4.02 軟件，該軟件除包含STEP 7編程軟件外還集成了多個特殊的用于組態(tài)和編程的軟件包。根據(jù)變壓吸附法收集尾氣的特點，整個生產(chǎn)流程基本可分為順序控制和非順序控制兩部分。在流程中某一工段內(nèi)各個設備的運行會遵循某種相對固定的規(guī)律，整個過程周而復始，這樣的步驟就認為是順序控制。而其它無特定規(guī)律的部分就認為是非順序控制。針對這兩種不同類型的控制方式，所用的編程方式也有所不同：

1)連續(xù)功能流程圖 （CFC）


----CFC 編程適用于非順序控制。用CFC編程必需以STEP 7中創(chuàng)建的塊為基礎。通過拖曳的方式可以將所有的塊放在流程圖中，以連線的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。CFC包含一個組件庫，在這一庫中可以找到許多常用的功能塊，如輸入輸出驅(qū)動模塊、PID調(diào)節(jié)模塊、閥門控制模塊等。復雜功能塊和庫都可以增加，同時也能用S7語言編制自定義塊，并將它們組合在單個庫中

2)順序功能流程圖 （SFC）


----SFC 主要用于對順序控制部分編程。SFC 的組態(tài)就是將順序控制流程分 解成若干個步位，在每個步位中設置該步位應進行的操作，并在必要時設置跳轉(zhuǎn)條件和位置。在本套變壓吸附法尾氣收集裝置中，壓力變換及吸附雜質(zhì)氣體主要通過控制6來實現(xiàn)，此段流程可以分解為6個周期共66個步位，每一步位所進行的操作及步位的持續(xù)時間相對固定，用SFC編程只需把注意力集中在設備的狀態(tài)方面。

操作員站 （OS）


----除工程師站以外還配備了一臺操作員站，操作員通訊與顯示系統(tǒng)以 SIMATIC WinCC （Windows Control Center）為基礎。利用 WinCC 軟件可以將整個流程及各 部分細節(jié)以圖形的方式表述，在組態(tài)時根據(jù)實際情況將各種設備狀態(tài)和儀表讀數(shù)按照工藝區(qū)域劃分為若干幅流程圖，流程圖之間可通過目錄樹的方式自由切換。如果要操作流程圖上的某一設備，只需用鼠標點擊設備圖標或設備位號就可在彈出的面板上進行操作。在操作員站上不僅能對整個流程進行圖形化監(jiān)控，還具有報警記錄和歷史數(shù)據(jù)記錄功能。流程中每一個設備的狀態(tài)、每一個儀表的讀數(shù)都被記錄在項目數(shù)據(jù)庫中，并長期保存。必要時操作人員可以表格的方式或趨勢曲線的方式來查看或分析記錄下的數(shù)據(jù)。操作人員還可以根據(jù)設備運行的實際情況預先設定一些參考值（例如液位報警點），這樣系統(tǒng)在讀取數(shù)據(jù)時就會將當前值與設定指作比較，一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)在操作界面上會馬上出現(xiàn)醒目的報警信息并發(fā)出報警聲，以提醒操作人員處理可能的故障。

在處理完故障后通過報警歷史記錄功能還能對故障逐條作出分析。

AS
----選用一臺AS 416作為主控制器。在AS站上還配置了一塊CP443－5 通訊處理模塊，通過此模塊以Profibus FMS方式連接AS，ES和OS。因要通過Profibus DP 連接各現(xiàn)場設備，在AS站上配置一塊IM－467 接口模塊作為DP主站。

現(xiàn)場總線
----本套系統(tǒng)現(xiàn)場總線分為兩層分別是Profibus DP 和 Profibus PA。 Profibus DP 是在歐洲乃至全球應用最為廣泛的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。 Profibus DP 是一個主站/從站（Master/Slave）總線系統(tǒng)，主站功能由控制系統(tǒng)中的主控制器來完成。主站在完成自動化功能（調(diào)節(jié)、控制）的同時，通過循環(huán)的和非循環(huán)的報文對現(xiàn)場儀表進行全面的訪問。
----Profibus PA 是 Profibus DP 在保持其通訊協(xié)議的條件下，增加了對現(xiàn)場儀表而言優(yōu)越的傳輸技術(shù)（例如，現(xiàn)場儀表的饋電通過數(shù)據(jù)導線在易爆環(huán)境中使用）。也就是說，以 Profibus PA 定義了Profibus DP 的一種演變，它使 Profibus 也可以用于本安領(lǐng)域，同時保證 Profibus DP 總線系統(tǒng)的通用性，這是因為Profibus PA使用的是Profibus DP協(xié)議。選擇符合 IEC1158－2 的國際化傳輸技術(shù)使得Profibus PA現(xiàn)場安裝技術(shù)有可靠的保證。Profibus PA總線系統(tǒng)的使用使得現(xiàn)場總線技術(shù)的許多優(yōu)點也可以應用到流程工業(yè)中：

測量變速器、閥門定位器通過一個串行總線系統(tǒng)（雙線電纜）聯(lián)網(wǎng)
通過數(shù)據(jù)導線向現(xiàn)場儀表供電
在 Ex 區(qū)域中應用 （防爆種類"本安" Ex [I] ）
----Profibus DP 與 Profibus PA 之間的轉(zhuǎn)換是通過網(wǎng)絡部件 "DP/PA Coupler" 和 "DP/PA Link"來實現(xiàn)的。DP/PA Coupler 的作用是將數(shù)據(jù)格式從異步（11位/字符）轉(zhuǎn)為（8位/字符），為此將傳輸速率從45.45 Kbit/s 轉(zhuǎn)換為 31.25 Kbit/s。 DP/PA Coupler 在設計、組態(tài)是可認為是透明的。同時 DP/PA Coupler 又可作為現(xiàn)場儀表的電源，通過勢壘（用于防爆）限制饋電 電壓。對于防爆型的 DP/PA Coupler 最大輸出電流為 100mA。
----DP/PA Link 最多可連接5個 DP/PA Coupler ，它們通過一塊主板作為一個工作站接于Profibus DP。主板既是上位 Profibus DP （最大速率12 Mbit/s）的一個從站，又是下位 Profibus PA 各個分路的一個主站。這些 PA 分路組成一條邏輯總線。由于報文長度所限，接于一個 DP/PA Link 上的所有現(xiàn)場儀表的總數(shù)不超過31個。DP/PA Link 應用于對總線循環(huán)時間的要求很高和設備數(shù)量大的場合。

現(xiàn)場設備和組態(tài)工具
----現(xiàn)場設備包括壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器和P＋f I/O 模塊。這些現(xiàn)場設備被分配在13條PA分支上。
----使用SIMATIC PDM 就可方便地將現(xiàn)場技術(shù)的各個部件接入自動化系統(tǒng) 中。SIMATIC PDM 用于Profibus PA 和 HART 模擬模板的現(xiàn)場儀表通用的 參數(shù)化設計工具。它可以集成在STEP 7 中使用也可以單獨使用。


---- 以集成使用方式為例，雙擊硬件組態(tài)程序中的現(xiàn)場儀表符號便可啟動該軟件。在儀表選擇窗口中可以找到所有在SIMATIC PDM 中可供使 用的現(xiàn)場儀表。雙擊某一設備的圖標界面上就會顯示一份儀表選擇菜單。選擇好儀表類型后便可進入設備參數(shù)表。參數(shù)表的內(nèi)容是由隨現(xiàn)場儀表提供的DDL描述文件決定的。在參數(shù)表中可以更改所有以白色為背景的參數(shù)區(qū)，按實際要求設定完各項參數(shù)后再下載到現(xiàn)場儀表存儲區(qū)中，儀表的設置就完成了。

總結(jié)
----在某化工有限公司醋酸分廠變壓吸附法尾氣收集裝置控制系統(tǒng)中，由于充分利用了總線技術(shù)的優(yōu)點，使得控制系統(tǒng)的復雜度大大降低，在項目建設時電纜、端子、槽盒、盤柜、橋架的用量大幅度減少，設計圖紙與回路校對的工作量也相應減輕。同時也為系統(tǒng)留下充分的擴容余地，今后如需新增現(xiàn)場設備就不需要再新增電纜。整套裝置于2000年7月順利完成調(diào)試和試運行，預計不僅每年可為某化工有限公司醋酸分廠創(chuàng)造1000萬以上的經(jīng)濟效益，而且也將對環(huán)境保護作出貢獻。