姚仲凌

浙江巨化股份氟化公司1992年一期工程建設中采用了日本橫河公司CENTUM-XL系統，1999年和2000年在702和703裝置擴建項目中分別引進(jìn)了CENTUM-CS和CS-1000系統，特別是在它們之間完成了網(wǎng)絡(luò )互連，實(shí)現了信息資源共享。
1  DCS系統介紹

 
圖1  一期建設DCS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

(1)  CENTUM-XL
CENTUM-XL是日本橫河株式會(huì )社（YOKOGAWA）的早期產(chǎn)品，系統由控制單元，操作單元和總線(xiàn)構成。在702、703總線(xiàn)的兩端各有一個(gè)50歐姆的終端適配器，也稱(chēng)堵頭，這樣從物理結構上構成一個(gè)總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )結構。圖2是CENTUM-XL 2#控制站的正面布置圖。

 
圖2  CENTUM-XL 2#控制站正面布置圖

(2)  CENTUM-CS
CENTUM-CS是西儀橫河公司新一代產(chǎn)品，其構成分為控制單元，操作單元和總線(xiàn)三部分。
①  CS控制單元取消了XL中的監視站和擴展柜部分，而采用了可靈活搭配的NIU基本單元結構。一個(gè)控制站分為數個(gè)NIU，其個(gè)數視點(diǎn)數而定。一個(gè)NIU中可以隨意安排控制回路、顯示回路、溫度單元及數字量部分。由于本文側重網(wǎng)絡(luò )通訊內容，對其控制結構不詳盡展開(kāi)。
②  CS的總線(xiàn)相對XL做了很大的調整，采用了V-NET總線(xiàn)。它的協(xié)議可以兼容大部分的MODBUS下位產(chǎn)品、Windows和UNIX界面的上位PC，當然這種開(kāi)放是部分的，因為要實(shí)現上、下位機通訊，還要有相應的軟件和軟件媒體支持，而且技術(shù)上也比較復雜，但CS產(chǎn)品為氟化公司的信息網(wǎng)絡(luò )連接提供了條件。
CS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，如圖3所示。

 
圖3  ECNTUM-CS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓樸結構

(3)  ABC單元是橫河公司為了彌補早期產(chǎn)品（mXL，XL）封閉的缺陷推出的一種通訊單元。它的作用類(lèi)似網(wǎng)橋，承擔不同網(wǎng)絡(luò )的通訊任務(wù)，通過(guò)它可以將XL，mXL上的實(shí)時(shí)數據傳輸到CS上，并通過(guò)CS的網(wǎng)絡(luò )功能連接到外部網(wǎng)絡(luò )。目前由于技術(shù)限制，ABC只能負責自下到上的單向傳輸，即從老產(chǎn)品XL向新產(chǎn)品CS傳輸數據。這也給702擴建裝置的自控設計帶來(lái)麻煩，其中600單元公用部分組態(tài)只能做在原來(lái)的DCS上。
在A(yíng)BC組態(tài)中大量運用了域（DOMAIN）的概念。這種域和NT中域的概念比較類(lèi)似，將同種組態(tài)內容，需要大量數據引用和相互控制的信息歸屬于同一個(gè)域，這樣對于大型的計算控制軟件可以提高數據的采集量和減少CPU卡的負荷，提高控制效率。
(4)  上下位機接口
對于DCS，下位機的接口往往作成卡件形式安裝在控制站上，上位機的接口也作成卡件形式安裝在操作站上，這是因為下位機的生數據（RAW DATA）要先送到控制站I/O和CPU單元進(jìn)行I/O轉換和運算處理，而上位機的數據則取自處理完畢的操作監視單元。以CS為例，連接下位機的卡件為ACM11，而連接上位機的卡件稱(chēng)為以太網(wǎng)卡（ETHERNET）。這里要指出的是，CS系統預裝時(shí)要先安裝有上、下位機通訊專(zhuān)用的軟件包和軟件媒體。
2  下位機（冰機系統）
下位機多種多樣，涉及許多中大型智能控制設備，本文僅以冰機為例做一簡(jiǎn)單介紹。
(1)  約克冰機（YORK）簡(jiǎn)介
702擴建裝置的冰機系統采用約克公司（YORK INTERNATIONAL）的FRICK冰機，共2臺機組，其中每個(gè)機組以高壓段和低壓段兩臺設備為主體，而每個(gè)設備主體上都有1塊智能控制板，并留有1個(gè)10PIN的QUANTUM接口作為數據口，這種接口根據控制板上跳線(xiàn)的不同，可以同RS-422、RS-232和RS-485接口采用標準MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊。
(2)  數據傳輸協(xié)議
QUANTUM采用MODBUS ASCII進(jìn)行串行數據傳輸，這是一種主從復合（Master/Slave multidrop）通訊方式。QUANTUM作為ASCII從端，客戶(hù)DCS作為主端，主端負責讀寫(xiě)數據到QUANTUM，QUANTUM的ID地址作為MODBUS的從地址。
(3)  向DCS傳輸數據
冰機系統是整個(gè)702裝置的重要設備，它的自控運行由自身單板機控制，而針對油溫、冷媒壓力、流量和開(kāi)停等留有專(zhuān)門(mén)的RS232數據輸出口，把這部分信息傳輸到DCS上集中顯示，有助于操作工對裝置運行狀況的監控和對問(wèn)題的判斷。
3  實(shí)際互連工作
(1)  CS和XL互連
CS到貨時(shí)，正值XL系統已交付工藝車(chē)間使用，702裝置當時(shí)也已開(kāi)車(chē)，ABC的接入要將XL的一端堵頭拆開(kāi)串聯(lián)上CS的V-NET組成新的總線(xiàn)拓撲結構，如圖4所示。這項工作由于要破壞XL原有的總線(xiàn)結構造成停車(chē)所以非常危險，工作時(shí)非常小心，先將CS的網(wǎng)絡(luò )連接線(xiàn)全部接完，然后將ABC的V-NET槽中接上堵頭，保證V-NET接線(xiàn)無(wú)誤后，再小心的將雙重化HF總線(xiàn)702一端的堵頭拆開(kāi)一根，將ABC帶來(lái)的HF總線(xiàn)電纜一頭接入，另一端接入ABC的HF槽，同時(shí)接上堵頭（在A(yíng)BC），這個(gè)過(guò)程動(dòng)作要非?？?，否則會(huì )有停車(chē)危險，然后在XL的EOPS上觀(guān)察HF總線(xiàn)的顏色，如果都是綠色表示雙重化總線(xiàn)工作正常，此時(shí)拆開(kāi)HF另一根堵頭，仍舊連入ABC，這樣物理連接過(guò)程就結束了。接下來(lái)要對軟件組態(tài)進(jìn)行修改，將需要通訊的XL位號定義在BUS CONVERTER上，注意LOOP號要和XL中定義的LOOP號一致，定義完通訊速率、域號、數據類(lèi)型等參數后，進(jìn)行一次在線(xiàn)的下裝（先編譯），新舊兩套DCS的互連工作就完成了，此時(shí)在新的CS上可以實(shí)時(shí)獲得XL上的數據進(jìn)行監測和控制，并按照工藝要求進(jìn)行連鎖部分的調試。

 
圖4  CS與XL互連后的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

(2)  下位機通訊
下位機調試過(guò)程比較艱難。首先將QUANTUM和DCS的ACM11相連，即將QUANTUM的10PIN針腳和ACM11的25針接口的對應連接。物理連接完成后，在QUANTUM中將跳線(xiàn)設置成RS232接口方式，對冰機改動(dòng)要嚴格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，若設置不當造成I/O故障有可能會(huì )使CPU死機。冰機部分的重要數據也應按照要求設置。其中多數地址為系統默認地址，不可更改。
完成上述連接后，對DCS作組態(tài)軟件定義。在工程師站（ENGS）上打開(kāi)FCS BUILDER，對ACM11的I/O定義清單進(jìn)行填寫(xiě)，對COMMUNICATION CONTENT展開(kāi)后就可以根據QUANTUM中數據地址的排列方式依次填入相應的TAG NUMBER和注釋以及儀表詳細數據（量程、報警值、處理方式等），注意STN號要根據QUANTUM的定義填入，地址寫(xiě)一批同類(lèi)型數據的首地址。做完這些定義后再到主畫(huà)面定義全局參數：
ACM card number               1
Subsystem name                 MODBUS
Transmission Speed[bps]          19200
Parity                          even
Transmission data bit length        8
No reply time[sec]                4
最后做一次離線(xiàn)下裝，解決所有提示錯誤信息后，通過(guò)ACM11就能收集到下位信息，然后在DCS中畫(huà)一幅冰機流程圖，將ACM11中定義的位號應用到流程圖中去，操作界面就實(shí)現了。
(3)  上位機通訊
在DCS操作站和氟化公司局域網(wǎng)上的一臺PC（生調子系統）中加裝相應的軟件（由橫河公司提供），采用橫河公司的細纜做連接。如距離過(guò)遠要加裝中繼器，DCS一端從ETHERNET端口出來(lái)后接入10M的HUB，另一端由MIS服務(wù)器的HUB引出一根細纜接入此HUB，生調室通過(guò)原有接入服務(wù)器HUB的通路和DCS相連，通過(guò)生調室PC上加裝的相應軟件調用DCS的動(dòng)態(tài)數據。
PC端必須加裝ACCESS，在A(yíng)CCESS中輸入命令行=***** Tag Number.PV就可以取出對應位號的儀表動(dòng)態(tài)數據。
4  結語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是目前發(fā)展成熟的一項技術(shù)，一個(gè)現代化的企業(yè)應該具有一個(gè)現代化的網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )工程繁簡(jiǎn)各異，實(shí)際過(guò)程中總會(huì )遇到各種各樣的問(wèn)題，需要細致的分析，找出解決方法。氟化公司的網(wǎng)絡(luò )建設僅僅是一個(gè)起步，還要考慮到集團公司的大網(wǎng)絡(luò )建設的連接問(wèn)題，最終使得氟化公司的網(wǎng)絡(luò )能連入集團公司的大家族，充分體現到信息共享的優(yōu)越。