姚仲凌

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

 
圖1  一期建設(shè)DCS總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

(1)  CENTUM-XL
CENTUM-XL是日本橫河株式會社（YOKOGAWA）的早期產(chǎn)品，系統(tǒng)由控制單元，操作單元和總線構(gòu)成。在702、703總線的兩端各有一個50歐姆的終端適配器，也稱堵頭，這樣從物理結(jié)構(gòu)上構(gòu)成一個總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。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(gòu)成分為控制單元，操作單元和總線三部分。
①  CS控制單元取消了XL中的監(jiān)視站和擴展柜部分，而采用了可靈活搭配的NIU基本單元結(jié)構(gòu)。一個控制站分為數(shù)個NIU，其個數(shù)視點數(shù)而定。一個NIU中可以隨意安排控制回路、顯示回路、溫度單元及數(shù)字量部分。由于本文側(cè)重網(wǎng)絡(luò)通訊內(nèi)容，對其控制結(jié)構(gòu)不詳盡展開。
②  CS的總線相對XL做了很大的調(diào)整，采用了V-NET總線。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(dāng)然這種開放是部分的，因為要實現(xiàn)上、下位機通訊，還要有相應(yīng)的軟件和軟件媒體支持，而且技術(shù)上也比較復(fù)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總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

 
圖3  ECNTUM-CS總線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

(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。它的作用類似網(wǎng)橋，承擔(dān)不同網(wǎng)絡(luò)的通訊任務(wù)，通過它可以將XL，mXL上的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺S上，并通過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(zé)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(shù)據(jù)。這也給702擴建裝置的自控設(shè)計帶來麻煩，其中600單元公用部分組態(tài)只能做在原來的DCS上。
在ABC組態(tài)中大量運用了域（DOMAIN）的概念。這種域和NT中域的概念比較類似，將同種組態(tài)內(nèi)容，需要大量數(shù)據(jù)引用和相互控制的信息歸屬于同一個域，這樣對于大型的計算控制軟件可以提高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)（RAW DATA）要先送到控制站I/O和CPU單元進行I/O轉(zhuǎn)換和運算處理，而上位機的數(shù)據(jù)則取自處理完畢的操作監(jiān)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為以太網(wǎng)卡（ETHERNET）。這里要指出的是，CS系統(tǒng)預(yù)裝時要先安裝有上、下位機通訊專用的軟件包和軟件媒體。
2  下位機（冰機系統(tǒng)）
下位機多種多樣，涉及許多中大型智能控制設(shè)備，本文僅以冰機為例做一簡單介紹。
(1)  約克冰機（YORK）簡介
702擴建裝置的冰機系統(tǒng)采用約克公司（YORK INTERNATIONAL）的FRICK冰機，共2臺機組，其中每個機組以高壓段和低壓段兩臺設(shè)備為主體，而每個設(shè)備主體上都有1塊智能控制板，并留有1個10PIN的QUANTUM接口作為數(shù)據(jù)口，這種接口根據(jù)控制板上跳線的不同，可以同RS-422、RS-232和RS-485接口采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議進行通訊。
(2)  數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
QUANTUM采用MODBUS ASCII進行串行數(shù)據(jù)傳輸，這是一種主從復(fù)合（Master/Slave multidrop）通訊方式。QUANTUM作為ASCII從端，客戶DCS作為主端，主端負責(zé)讀寫數(shù)據(jù)到QUANTUM，QUANTUM的ID地址作為MODBUS的從地址。
(3)  向DCS傳輸數(shù)據(jù)
冰機系統(tǒng)是整個702裝置的重要設(shè)備，它的自控運行由自身單板機控制，而針對油溫、冷媒壓力、流量和開停等留有專門的RS232數(shù)據(jù)輸出口，把這部分信息傳輸?shù)紻CS上集中顯示，有助于操作工對裝置運行狀況的監(jiān)控和對問題的判斷。
3  實際互連工作
(1)  CS和XL互連
CS到貨時，正值XL系統(tǒng)已交付工藝車間使用，702裝置當(dāng)時也已開車，ABC的接入要將XL的一端堵頭拆開串聯(lián)上CS的V-NET組成新的總線拓撲結(jié)構(gòu)，如圖4所示。這項工作由于要破壞XL原有的總線結(jié)構(gòu)造成停車所以非常危險，工作時非常小心，先將CS的網(wǎng)絡(luò)連接線全部接完，然后將ABC的V-NET槽中接上堵頭，保證V-NET接線無誤后，再小心的將雙重化HF總線702一端的堵頭拆開一根，將ABC帶來的HF總線電纜一頭接入，另一端接入ABC的HF槽，同時接上堵頭（在ABC），這個過程動作要非常快，否則會有停車危險，然后在XL的EOPS上觀察HF總線的顏色，如果都是綠色表示雙重化總線工作正常，此時拆開HF另一根堵頭，仍舊連入ABC，這樣物理連接過程就結(jié)束了。接下來要對軟件組態(tài)進行修改，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(shù)據(jù)類型等參數(shù)后，進行一次在線的下裝（先編譯），新舊兩套DCS的互連工作就完成了，此時在新的CS上可以實時獲得XL上的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和控制，并按照工藝要求進行連鎖部分的調(diào)試。

 
圖4  CS與XL互連后的總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

(2)  下位機通訊
下位機調(diào)試過程比較艱難。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(yīng)連接。物理連接完成后，在QUANTUM中將跳線設(shè)置成RS232接口方式，對冰機改動要嚴(yán)格按說明書進行，若設(shè)置不當(dāng)造成I/O故障有可能會使CPU死機。冰機部分的重要數(shù)據(jù)也應(yīng)按照要求設(shè)置。其中多數(shù)地址為系統(tǒng)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FCS BUILDER，對ACM11的I/O定義清單進行填寫，對COMMUNICATION CONTENT展開后就可以根據(jù)QUANTUM中數(shù)據(jù)地址的排列方式依次填入相應(yīng)的TAG NUMBER和注釋以及儀表詳細數(shù)據(jù)（量程、報警值、處理方式等），注意STN號要根據(jù)QUANTUM的定義填入，地址寫一批同類型數(shù)據(jù)的首地址。做完這些定義后再到主畫面定義全局參數(shù)：
ACM card number               1
Subsystem name                 MODBUS
Transmission Speed[bps]          19200
Parity                          even
Transmission data bit length        8
No reply time[sec]                4
最后做一次離線下裝，解決所有提示錯誤信息后，通過ACM11就能收集到下位信息，然后在DCS中畫一幅冰機流程圖，將ACM11中定義的位號應(yīng)用到流程圖中去，操作界面就實現(xiàn)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(diào)子系統(tǒng)）中加裝相應(yīng)的軟件（由橫河公司提供），采用橫河公司的細纜做連接。如距離過遠要加裝中繼器，DCS一端從ETHERNET端口出來后接入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(diào)室通過原有接入服務(wù)器HUB的通路和DCS相連，通過生調(diào)室PC上加裝的相應(yīng)軟件調(diào)用DCS的動態(tài)數(shù)據(jù)。
PC端必須加裝ACCESS，在ACCESS中輸入命令行=***** Tag Number.PV就可以取出對應(yīng)位號的儀表動態(tài)數(shù)據(jù)。
4  結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前發(fā)展成熟的一項技術(shù)，一個現(xiàn)代化的企業(yè)應(yīng)該具有一個現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)工程繁簡各異，實際過程中總會遇到各種各樣的問題，需要細致的分析，找出解決方法。氟化公司的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)僅僅是一個起步，還要考慮到集團公司的大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的連接問題，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(xiàn)到信息共享的優(yōu)越。