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

功能塊的選擇：本項(xiàng)目中可供選擇的功能塊種類有：輸入類、控制類、計(jì)算類和輸出類。

鏈接的概念：從輸出參數(shù)到輸入?yún)?shù)，功能塊彼此鏈接。鏈路中既包括參數(shù)數(shù)值，又包括參數(shù)狀態(tài)。不同設(shè)備間功能塊的鏈接，稱之為外部鏈接，通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)同一設(shè)備上功能塊的鏈接，稱之為內(nèi)部鏈接，該鏈接不需通過總線進(jìn)行通信，會立即完成并且不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。所以，在將功能塊分配到設(shè)備時(shí)，盡可能將功能塊安排在一個(gè)設(shè)備中，使鏈路存在于設(shè)備內(nèi)部，從而減少鏈路通信時(shí)間。鏈接有3種：非串級向前、串級向前、串級向后，向前鏈路源頭的模塊被稱為高端或上游模塊，接收向前鏈路的模塊被稱為低端或下游模塊。基金會中串級是指從其他功能塊接收設(shè)定點(diǎn)信號的任何類型的功能塊，與傳遞上游模塊輸出到下游模塊串級設(shè)定點(diǎn)的串級向前相關(guān)聯(lián)，是從下游模塊反饋到設(shè)定點(diǎn)源頭的向后反饋鏈路，反饋鏈路起自回算輸出，中止于回算輸入。向前和向后串級鏈路通稱為串級結(jié)構(gòu)。

功能塊參數(shù)的設(shè)置主要針對如下功能塊：

（1） 輸入類功能塊：輸入類模塊通過轉(zhuǎn)換塊中的一個(gè)硬件通道訪問現(xiàn)場物理設(shè)備，如壓力、溫度、液位或流量變送器等，獲得其對應(yīng)基本數(shù)值，并將對應(yīng)數(shù)值提供給其他功能塊使用。AI模塊完成通道的配置、仿真、阻尼和過程變量報(bào)警。根據(jù)信號類型和處理要求，輸入功能塊可能的組態(tài)是設(shè)置如下參數(shù)：通道參數(shù)、模塊模式參數(shù)、過程變量過濾時(shí)間參數(shù)、線性化類型參數(shù)、轉(zhuǎn)換器刻度參數(shù)、輸出刻度參數(shù)、狀態(tài)選項(xiàng)參數(shù)等。

（2） 控制類功能塊：控制類功能塊從其他功能塊接收輸入并進(jìn)行處理，為其他功能塊產(chǎn)生輸出。該類功能塊既有設(shè)定點(diǎn)選擇，又有輸出選擇，并支持串級結(jié)構(gòu)。該模塊一般具有過濾、設(shè)定點(diǎn)選擇和限幅、PID算法、輸出選擇和限幅、前饋、設(shè)定點(diǎn)跟蹤、輸出跟蹤以及過程變量和偏差報(bào)警等。根據(jù)控制策略，控制功能塊可能的組態(tài)是設(shè)置如下參數(shù)：模塊模式參數(shù)、過程變量過濾時(shí)間參數(shù)、回算輸出參數(shù)、過程變量刻度參數(shù)、輸出刻度參數(shù)、前饋?zhàn)兞靠潭葏?shù)、控制選項(xiàng)參數(shù)、模式遷移旁路參數(shù)等。

（3）計(jì)算類功能塊：計(jì)算類功能塊從其他功能塊接收輸入并進(jìn)行處理，為其他功能塊產(chǎn)生輸出。它支持輸出選擇，但不支持串級結(jié)構(gòu)，根據(jù)計(jì)算的函數(shù)不同，計(jì)算功能塊有不同的參數(shù)，其組態(tài)也不同，但一般模塊模式都設(shè)為自動。

（4）輸出類功能塊：輸出類功能塊從其他功能塊接收設(shè)定點(diǎn)輸入，可能對數(shù)值進(jìn)行處理，然后通過轉(zhuǎn)換塊中的硬件通道傳遞給閥門定位器、電氣轉(zhuǎn)換器等物理輸出設(shè)備。輸出類功能塊有設(shè)定點(diǎn)選擇。它提供許多用戶對定位器所希望的功能，如限幅、信號反轉(zhuǎn)、實(shí)際位置讀回、仿真以及故障安全的功能。根據(jù)控制策略和使用的輸出設(shè)備的類型，其可能組態(tài)是如下參數(shù)的設(shè)置：模塊模式參數(shù)、通道參數(shù)、1/0選項(xiàng)參數(shù)、故障安全時(shí)間參數(shù)、故障狀態(tài)值、過程變量刻度參數(shù)、轉(zhuǎn)換器刻度、輸出刻度參數(shù)、模式遷移選項(xiàng)等。

4 系統(tǒng)調(diào)試

鏈路設(shè)備自動管理每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的地址，只要設(shè)備接人網(wǎng)絡(luò)，鏈路設(shè)備就自動對其進(jìn)行檢測，只要設(shè)備接人的網(wǎng)絡(luò)正確并正常工作，該設(shè)備就會與同一網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備顯示在網(wǎng)絡(luò)的在線設(shè)備列表中?，F(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)庫是以用戶定義的設(shè)備位號為基礎(chǔ)準(zhǔn)備的，與特定的物理設(shè)備沒有任何關(guān)系，連接在網(wǎng)絡(luò)上的物理設(shè)備必須與它相關(guān)聯(lián)的組態(tài)結(jié)合才能正常的工作，結(jié)合方式為：每一個(gè)現(xiàn)場總線設(shè)備都有一個(gè)唯一的32位字符的設(shè)備標(biāo)識符，它是設(shè)備的硬件地址，如同以太網(wǎng)卡的MAC地址，由制造廠設(shè)定在線路板上，唯一且不可更改。只要設(shè)備接人網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備標(biāo)識符就會被取到在線設(shè)備列表中，設(shè)備的位號也是在制造廠預(yù)組態(tài)的，只要設(shè)備組態(tài)的位號和其策略組態(tài)的位號與設(shè)備制造廠預(yù)組態(tài)的位號一致，該現(xiàn)場設(shè)備就會與其組態(tài)關(guān)聯(lián)。完成了設(shè)備及其位號的關(guān)聯(lián)后，下載組態(tài)文件。組態(tài)文件正確下載后，進(jìn)行回路檢查和現(xiàn)場儀表校驗(yàn)。現(xiàn)場總線設(shè)備的校驗(yàn)在控制室進(jìn)行。包括輸入校驗(yàn)和輸出校驗(yàn)。

輸入校驗(yàn)：將一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)信號值加到變送器，并將該值寫人輸入類轉(zhuǎn)換塊的高低校準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)中，低點(diǎn)值不一定低于高點(diǎn)值，如在液位測量中的量程遷移。測量范圍的設(shè)置是在PID或AI等功能塊的轉(zhuǎn)換器刻度參數(shù)中進(jìn)行，傳感器校準(zhǔn)最小量程可從轉(zhuǎn)換模塊的校準(zhǔn)最小量程參數(shù)中查詢，校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)值的單位在轉(zhuǎn)換模塊的校準(zhǔn)點(diǎn)單位參數(shù)中選擇。

輸出校驗(yàn)：輸出校驗(yàn)是強(qiáng)制電氣閥門定位器、信號轉(zhuǎn)換器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換塊輸出，在自校驗(yàn)類型參數(shù)中選擇校驗(yàn)類型，在自校驗(yàn)命令參數(shù)中啟動校驗(yàn)命令。由于總線閥門定位器具有自動安裝特性，定位器可自動使閥門做一次全行程全關(guān)和全開動作。除此之外，也需校驗(yàn)回路的故障安全性能。

低端和高端的校驗(yàn)點(diǎn)，無論是輸入校驗(yàn)，還是輸出校驗(yàn)，都互不干擾，無須反復(fù)校驗(yàn)。為留下校準(zhǔn)記錄，可以在設(shè)備中存儲并驗(yàn)證有關(guān)數(shù)據(jù)，包括日期、地點(diǎn)、使用方法以及校準(zhǔn)人員等。

總之，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與成熟的DCS系統(tǒng)比較，安裝更方便，組態(tài)更靈活，調(diào)試更簡單。

參 考 文 獻(xiàn)

張潔，譚克勤，朱守云．現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)手冊[M>．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002.
作者簡價(jià)：劉超明（1967），湖北天門人，工程師，1989年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院機(jī)械工程系，長期從事國內(nèi)外工程項(xiàng)目的施工、系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)工作。