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油田中心處理廠現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的安裝、組態(tài)和調(diào)試

作者: 時(shí)間:2012-07-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

蘇丹穆格萊德油田是由中國、馬來西亞、加拿大和蘇丹四方聯(lián)合體共同投資開發(fā)建設(shè)的大型油田,由8個(gè)衛(wèi)星油田組成,年產(chǎn)量1 500萬t。油田地面生產(chǎn)設(shè)施中心處理廠控制系統(tǒng)采用了ABB公司的基金會(huì)(FF-Foundation Fieldbus)現(xiàn)場(chǎng)(FCS-FieldbusC ontrolSy stem).現(xiàn)場(chǎng) 總 線 是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,是自動(dòng)化領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國際電工委員會(huì)IEC61158標(biāo)準(zhǔn)定義:現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線,具有全數(shù)字化、全分布、雙向傳輸、自診斷、低成本、開放性、互操作性、智能化等特點(diǎn),在石油石化等領(lǐng)域獲得了非常成功的應(yīng)用。筆者根據(jù)組織該項(xiàng)目控制系統(tǒng)安裝、組態(tài)和試運(yùn)的經(jīng)驗(yàn),介紹該裝置現(xiàn)場(chǎng)、安裝要點(diǎn)、組態(tài)和調(diào)試方法,以供同行參考。

1 油田地面生產(chǎn)設(shè)施控制系統(tǒng)的

中心處理廠控制系統(tǒng)所選設(shè)備如下:現(xiàn) 場(chǎng) 總 線儀表:2600T- Series, 600T- EN,TF202EX, TZID -C 120等;集成安全柵:M204;鏈路設(shè)備:LD800HSE;中央控制器:AC800FR;以太網(wǎng)卡:E1803;現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡:F1840;集線器:RS2 FX/FX;電纜和多模光纜:UTP-5,多體模式。

2 系統(tǒng)的安裝

總線系統(tǒng)安裝工作主要包括總線電纜安裝和相關(guān)部件的選擇與集成。

現(xiàn)場(chǎng)總線既是電源線,又是信號(hào)線,為了確保電纜的覆蓋距離和所掛現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)量以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,除了選擇低功耗的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和符合IEC61158-2推薦的電纜型號(hào)、采用中繼器、提高供電電壓外,還在安裝時(shí)采用防噪抗噪的措施。主要有:使用屏蔽雙絞電纜且屏蔽層應(yīng)至少覆蓋電纜總長(zhǎng)度的90%,在電纜接線時(shí),電纜無屏蔽的部分或不成為雙絞的部分應(yīng)小于總長(zhǎng)度的2%,或小于8m,以長(zhǎng)度短的為準(zhǔn);屏蔽層只能一點(diǎn)接地;支線和干線的屏蔽層應(yīng)相連;存在高頻干擾時(shí),應(yīng)采用電容接地;信號(hào)電纜應(yīng)與噪聲源隔離,現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)和非現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)不能同存于一根多芯電纜中;電纜敷設(shè)盡量不要交叉,無法避免時(shí),應(yīng)保證正確的交叉角度。

終端器是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的器件,它本身并不通信。其功能一是防止因信號(hào)反射引起通信出錯(cuò);二是把發(fā)射信號(hào)設(shè)備所產(chǎn)生的電流變化轉(zhuǎn)換為跨在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的電壓變化,使網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都能獲取這個(gè)信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段組成,終端器應(yīng)裝在網(wǎng)段兩端,一端一個(gè),否則網(wǎng)絡(luò)無法工作。

中繼器是雙向電隔離器件,用來連接若干網(wǎng)段以形成一個(gè)較大網(wǎng)絡(luò),其功能就是對(duì)輸入信號(hào)同步刷新并放大其電平,以克服信號(hào)沿信號(hào)線的衰減,網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)設(shè)備之間最多不能超過4個(gè)中繼器。本質(zhì)安全是指通過限制危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的能量來防止電氣故障引起爆炸的方法。使用的安全柵必須符合IEC61158的規(guī)定,并通過法定機(jī)關(guān)的本質(zhì)安全認(rèn)證。每個(gè)危險(xiǎn)區(qū)的網(wǎng)段只能安裝一個(gè)安全柵,不能冗余。一個(gè)通信端口只能連接一個(gè)安全柵,為了充分的利用通信端口,可采用內(nèi)置中繼器的安全柵。從通信端口到安全柵只需引出一根安全區(qū)網(wǎng)段,每個(gè)安全柵都可以引出一根危險(xiǎn)區(qū)網(wǎng)段,這樣就構(gòu)成了一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)。穩(wěn)壓電源按照IEC61158-2國際電工委員會(huì)的規(guī)定,電源必須有輸出阻抗,否則就會(huì)使通信信號(hào)短路,傳統(tǒng)電源在系統(tǒng)中不能直接使用,因?yàn)檩敵鲎杩箮缀鯙榱恪1卷?xiàng)目沒有采用以上分體元器件,而是將終端器、中繼器、電源都集成到安全柵中。

鏈路設(shè)備通過高速主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)直接與主站連接,鏈路設(shè)備作為信息的緩沖器以兼顧兩個(gè)級(jí)別網(wǎng)絡(luò)之間不同的傳輸速度。成為H1段現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和HSE段高速主站之間的網(wǎng)關(guān),本項(xiàng)目使用的鏈路設(shè)備是LD800HSE,每個(gè)鏈路設(shè)備可同時(shí)連接4個(gè)H1網(wǎng)段。為提高系統(tǒng)有效性,整個(gè)都采用了冗余方案。

3 系統(tǒng)組態(tài)

系統(tǒng)組態(tài)包括、設(shè)備組態(tài)和控制策略組態(tài)3個(gè)方面,使用的工程工具是CBF 7.1。該工具支持的組態(tài)方式有離線和在線兩種,并可以永久地與所有現(xiàn)場(chǎng)儀表連接。主要為鏈路設(shè)備和通信端口分配網(wǎng)絡(luò)和設(shè)置通信參數(shù),這些工作基本上由組態(tài)工具自動(dòng)完成。在線組態(tài)需要考慮參數(shù)的修改對(duì)生產(chǎn)過程的影響,方法與離線完全一樣。下面介紹離線方式下設(shè)備組態(tài)和策略組態(tài)。

3.1 設(shè)備組態(tài)

設(shè)備組態(tài)主要是選擇現(xiàn)場(chǎng)總線級(jí)設(shè)備和主站級(jí)設(shè)備,配置所選設(shè)備的資源塊和轉(zhuǎn)換塊,設(shè)置資源塊和轉(zhuǎn)換塊的參數(shù)。每個(gè)設(shè)備必須配置一個(gè)資源塊、一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換塊以及若干功能塊。當(dāng)設(shè)備接人網(wǎng)絡(luò)時(shí),為保證設(shè)備組態(tài)與對(duì)應(yīng)設(shè)備正確關(guān)聯(lián),必須為系統(tǒng)中眾多設(shè)備模塊賦予位號(hào)標(biāo)識(shí),同一模塊的位號(hào)標(biāo)識(shí)最多由32位字符組成,且不能重復(fù),賦予位號(hào)標(biāo)識(shí)的原則是,對(duì)照過程和儀表流程圖(PI D ),使資源塊的位號(hào)與物理設(shè)備的位號(hào)相同,讓轉(zhuǎn)換塊的位號(hào)與功能塊的位號(hào)一致,‘并加上后綴。選用的設(shè)備最好支持功能塊動(dòng)態(tài)實(shí)例化,使得在系統(tǒng)中既使用標(biāo)準(zhǔn)功能塊,也使用包含增強(qiáng)特征的擴(kuò)展功能塊,提高系統(tǒng)互操作性。每個(gè)設(shè)備必須配置一個(gè)資源塊。資源塊包含設(shè)備的整體信息,如診斷、校準(zhǔn)、設(shè)備檔案等信息,負(fù)責(zé)對(duì)物理傳感器和執(zhí)行器接口。資源塊中沒有輸入輸出的參數(shù),即資源塊中的參數(shù)都是內(nèi)含參數(shù),不能進(jìn)行鏈接,只能用于模塊的設(shè)置、操作和診斷,這些參數(shù)值可以由用戶設(shè)定,也可以由模塊自己設(shè)定。對(duì)于多數(shù)設(shè)備,資源塊組態(tài)只需設(shè)置很少的參數(shù),如模塊模式參數(shù),有時(shí)也設(shè)置特性選擇參數(shù)、故障安全參數(shù)和清除故障安全參數(shù)等。通常資源塊的目標(biāo)模式設(shè)為自動(dòng)。每個(gè)設(shè)備都須配置一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換塊,它是物理1/0硬件和功能塊之間的接口,因此,與1/0硬件相關(guān)的安裝,如傳感器和執(zhí)行器類型的選擇和校驗(yàn)、布線等,可以通過設(shè)置與每個(gè)輸入輸出相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換塊參數(shù)來完成,輸入和輸出轉(zhuǎn)換塊分別與輸入和輸出類功能塊相關(guān)聯(lián)。通過設(shè)置輸入輸出類功能塊I/0硬件通道的參數(shù),使同一設(shè)備中的功能塊和轉(zhuǎn)換塊相關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)換塊有3種類型:輸入、輸出和顯示。轉(zhuǎn)換塊中的所有參數(shù)都是內(nèi)含參數(shù),不能進(jìn)行鏈接,只能由用戶設(shè)置或設(shè)備自動(dòng)配置。如同資源塊組態(tài)一樣,轉(zhuǎn)換塊組態(tài)需要設(shè)置的參數(shù)也很少,一般只有模塊模式參數(shù)。

3.2 控制策略組態(tài)

控制策略組態(tài)是對(duì)照過程及儀表流程示意圖(PID)中的過程控制和過程監(jiān)測(cè)方案,選擇適合的功能模塊,根據(jù)控制和監(jiān)測(cè)方案的要求,設(shè)置已選擇功能塊參數(shù),在考慮功能塊運(yùn)行宏周期后,將選擇的功能塊鏈接起來的過程??刂撇呗缘慕M織是根據(jù)它所控制的運(yùn)行裝置進(jìn)行的,而不是根據(jù)布線時(shí)連接在一起的儀表。

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