基金會現(xiàn)場總線FF技術(shù)在二級種子罐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　二級種子罐控制系統(tǒng)涉及 4 個輸入?yún)?shù)， 3 個輸出參數(shù)。4 個輸入?yún)?shù)分別為種子罐的罐內(nèi)溫度、罐內(nèi)壓力、壓縮空氣的流量及發(fā)酵反映中物料的 PH 值。 3 個輸出參數(shù)用于控制 3 個閥門的開度，即種子罐的排氣閥、壓縮空氣的進(jìn)氣閥、冷卻水的進(jìn)水閥。

三．系統(tǒng)方案

1 ．系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　東北制藥總廠二級種子罐控制系統(tǒng)采用 FF現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，主要檢測及控制儀表選擇中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研發(fā)的NCS系列智能儀表， 整個 控制系統(tǒng)主要由 1 臺操作員站（兼工程師站）、 1 塊 FF HSE/H1 接口模塊、1塊 FF 現(xiàn)場總線溫度變送器、 1 塊 FF 現(xiàn)場總線壓力變送器、 1 塊 FF 現(xiàn)場總線 IF 儀表（ 4 通道）、 1 塊 FF 現(xiàn)場總線 FI 儀表（ 4 通道）構(gòu)成， 其 硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　操作站是系統(tǒng)操作監(jiān)控的主要渠道，操作人員通過操作站所顯示的各種人機(jī)界面，可監(jiān)控到所有的現(xiàn)場工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制、啟停和調(diào)節(jié)，以自動和手動兩種方式確保生產(chǎn)過程的安全、經(jīng)濟(jì)、高效。并對各種信息形成各種運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、運(yùn)行趨勢曲線、操作記錄及指導(dǎo)、歷史數(shù)據(jù)信息、報(bào)警保護(hù)管理、人機(jī)操作等畫面，供運(yùn)行人員監(jiān)視。所有操作都具有權(quán)限控制，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

　　FF 現(xiàn)場總線控制 系統(tǒng)主要設(shè)備性能如下：

　　FF HSE/H1 接口模塊 是通過以太網(wǎng)連接 FF H1 網(wǎng)段的關(guān)鍵設(shè)備。一個 H1 接口設(shè)備最多可以連接四個 H1 網(wǎng)段， 可以做 H1 網(wǎng)橋設(shè)備。本設(shè)備在現(xiàn)場總線基金會 （FF） 在 H1 協(xié)議的基礎(chǔ)上，將以太網(wǎng)技術(shù)作為底層協(xié)議加入到現(xiàn)場總線協(xié)議中，構(gòu)建了基于工業(yè)以太網(wǎng)的H1 接口設(shè)備。用戶可以通過現(xiàn)場總線的組態(tài)軟件。完成對多個 FF H1 網(wǎng)段的組態(tài)、控制回路組態(tài)、控制邏輯組態(tài)、功能塊連接、報(bào)警趨勢組態(tài)、控制應(yīng)用下載等功能。

　　FF現(xiàn)場總線溫度變送器 NCS-1-TT 主要通過熱電阻或熱電偶傳感器測量溫度，并按現(xiàn)場總線協(xié)議連接到 FF 現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。

　　FF 現(xiàn)場總線壓力及液位變送器 NCS-1-LD ，是在普通型 1151 變送器的基礎(chǔ)上，采用 FF 現(xiàn)場總線技術(shù)， 自主研制的新一代智能變送器，是 1151 變送器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，用于測量流量、液位、表壓、絕壓、真空度和比重等，是過程控制必不可少的傳感設(shè)備，配有豐富的控制功能模塊，在完成檢測任務(wù)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。

　　FF 現(xiàn)場總線 FI 儀表 NCS-1 -FI ，用于將 FF 現(xiàn)場總線中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成 4-20mA 的模擬信號并連接到其它的設(shè)備，是現(xiàn)場總線與執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制裝置之間的轉(zhuǎn)換設(shè)備。

　　FF 現(xiàn)場總線 IF 儀表 NCS-1 - IF ，用于將 4-20mA 的模擬信號轉(zhuǎn)換成 FF 現(xiàn)場總線中的數(shù)字信號， 是傳統(tǒng)模擬儀表與現(xiàn)場總線之間的轉(zhuǎn)換設(shè)備。

　　2 ．操作站功能
　　系統(tǒng) 監(jiān)控界面軟件 采用中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研發(fā)的國家九五攻關(guān)科研成果“ SIAVIEW工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)” 開發(fā)， 包括顯示、過程控制、測量值記錄和報(bào)表等多種功能。

　　操作員站的基本功能如下：

　　? 顯示系統(tǒng)工藝流程畫面，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)
　　
　　? 運(yùn)行（手動 /自動）方式的切換，進(jìn)行手動操作，各調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥操作等

　　? 建立并顯示趨勢曲線

　　? 調(diào)整過程設(shè)定值及相應(yīng)的參數(shù)

　　? 歷史數(shù)據(jù)查詢功能， 為提高員工的工作責(zé)任心，明確操作人員的責(zé)任，將對整個生產(chǎn)過程的主要數(shù)據(jù)（罐內(nèi)空氣腔溫度、罐內(nèi)空氣腔壓力、罐內(nèi)冷卻槽水溫）進(jìn)行全程的跟蹤記錄，可避免各種因員工責(zé)任心不強(qiáng)造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定，同時(shí)為工藝改進(jìn)提供依據(jù)

　　? 設(shè)置操作人員，系統(tǒng)維護(hù)人員，工藝技術(shù)人員，系統(tǒng)工程師等不同級別的授權(quán)密碼，不同的人員享有不同的操作權(quán)限。 所有人員需使用密碼登陸后才能進(jìn)入控制系統(tǒng)完成相應(yīng)的操作功能

　　? 顯示并確認(rèn)報(bào)警

　　? 報(bào)表顯示 /打印

　　監(jiān)控界面軟件 可以顯示系統(tǒng)內(nèi)所有過程點(diǎn)，包括罐內(nèi)溫度、壓縮空氣流量、罐內(nèi)壓力及 PH值等，對顯示的每一個過程點(diǎn)，均顯示其標(biāo)號、說明、數(shù)值、性質(zhì)、工程單位等等。

　　監(jiān)控界面軟件 提供棒狀圖顯示功能，操作員可通過動態(tài)棒狀圖的變化了解各種過程變量的變化， 棒狀圖的顯示比例可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　監(jiān)控界面軟件 提供的趨勢圖提供實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢兩種曲線?？梢栽谮厔輬D上顯示 生產(chǎn)過程的主要數(shù)據(jù)（罐內(nèi)溫度、罐內(nèi)壓力、壓縮空氣流量及 PH 值等） ，能夠查詢趨勢圖上任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的實(shí)際值。

　　監(jiān)控界面軟件 所提供的報(bào)警功能能夠?qū)︻A(yù)先設(shè)定任何一個模擬量報(bào)警點(diǎn)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控， 當(dāng)某一點(diǎn)超過報(bào)警限時(shí)將在屏幕上有　　高亮度的報(bào)警顯示，并發(fā)出報(bào)警聲音，提示操作人員進(jìn)行相應(yīng)的緊急操作，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行分析。

　　3 ．系統(tǒng)控制點(diǎn)分布
　　二級種子罐控制系統(tǒng)涉及 4 個輸入?yún)?shù)， 3 個輸出參數(shù)。 4 個輸入?yún)?shù)分別為種子罐的罐內(nèi)溫度、罐內(nèi)壓力、 壓縮空氣的流量及發(fā)酵反映中物料的 PH 值。 3 個輸出參數(shù)用于控制 3 個閥門的開度，即種子罐的排氣閥、壓縮空氣的進(jìn)氣閥、冷卻水的進(jìn)水閥。