ＦｏｘＢｏｒｏ Ａ２控系统的完善与研究
摘要：本文简介Foxboro A2控制系统存在不能满足安全生产要求的问题及进行改造的重要性，以及描述DeltaV控制系统的优点及完善改造具体方案。
关键词： 集中分散控制系统；虚拟模块网关；Modbus TCP/IP协议
1 引言
随着生产需求的不断提高，DCS系统作为生产过程控制的核心，扮演越来越重要的角色。从最开始作为生产过程的控制中心，到现在作为生产信息化的集中平台。从要求控制的稳定可靠，到现在对安全生产的日益重视。这都对系统的安全性、可靠性及先进性提出了更高的要求。
吐哈油田丘东采油厂红台集气站DCS系统选用英维思集团生产的Foxboro A2 DCS系统。该套自控系统自2005年投运以来，运行较为平稳，但随着集气站扩容及新增装置，以及系统固有缺点，越来越不能满足安全生产的需要，同时对系统运行的安全性也构成威胁,影响整个生产装置的平稳安全运行：
2 Foxboro A2系统结构及功能
Foxboro A2系统模块采用欧陆公司的T940控制器与2500 I/O子系统，人机界面采用Wonderware公司的Intouch组态软件。
２.1 控制器
T940控制器是功能强大的可编程控制单元，用于执行连续控制和顺序控制。控制器冗余配置为工业控制提供更高的可靠性。
T940控制器支持PROFIBUS DPVI现场总线和MODBUS RTU通讯,以实现真正的开放式I/O控制网络。与具先进对等式通讯的ALIN网络和开放式的I/O控制网络构成完整的控制系统。
T940控制器包括安置在底板上的连接模块和双CPU模块，控制器通过控制网络,与分散I/O模块互连控制工厂生产过程，也可以通过网络互连来监控更大规模的控制点。
２.2 I/O子系统
I/O子系统由7块16槽2500B底板及2500单元控制器及各类I/O模块所组成，进行模拟量、离散量的收集与控制，从而对现场装置数据进行监控。每个2500单元控制器可以支持8个PID回路控制。2500系列I/O模块密度低，与其他系统高密度I/O模块相比占用空间大。
工程师站用来对系统进行整体组态以及进行监控，操作员站只是用来监控。
3 完善改造方案
3.1 DeltaV系统概述
DeltaV系统是艾默生公司在RS3、PROVOX两套DCS系统的基础上，依据现场总线FF标准设计出的兼容现场总线功能的全新的控制系统，它充分发挥众多DCS系统的优势，如：系统的安全性、冗余功能（电源、控制器、通信网络、I/O模块）、集成的用户界面、信息集成等，同时克服传统DCS系统的不足，具有规模灵活可变、使用简单、维护方便的特点，它是代表DCS系统发展趋势的新一代控制系统。
3.2 DeltaV系统工作站
DeltaV系统工作站是DeltaV系统的人机界面，通过系统工作站，企业的操作人员、工程管理人员及企业管理人员随时了解、管理并控制整个企业的生产及计划。
DeltaV系统的所有应用软件均为面向对象的32位操作软件，满足系统组态、操作、维护及集成的各种需求。而可以快速调出DeltaV系统Web方式BooksOnline（在线帮助手册）可随时提供有用的系统帮助信息
3.2.1 工程师站
每套DeltaV系统都需要有一个工程师站。工程师站包含DeltaV系统的全局数据库。系统的所有位号和控制策略被映象到DeltaV系统的每个节点设备。工程师站配置系统组态、控制及维护管理，并可设置系统许可和安全口令。
3.2.2 操作员站
操作员站可提供友好的用户界面、高级图形、实时和历史趋势、由用户规定的过程报警优先级和整个系统安全保证等功能，还可具有大范围管理和诊断功能。操作员界面为过程操作提供了先进的艺术性的工作环境，并有内置的易于访问的特性。
3.2.3 应用站
应用站用于支持DeltaV系统与其它通讯网络，如工厂管理网（LAN）之间的连接。应用工作站可运行第三方应用软件包，并将第三方应用软件的数据链接到DeltaV系统中。应用工作站同样具有使用简单、位号组态唯一性的特点。此外还有经过现场验证的OPC服务器。基于这两点，应用站就能提供快速、可靠的信息集成。
在应用站安装DeltaV Web Server套件并转换流程图，就可以实现过程数据Web远程发布。
4 控制器与I/O卡件
MD PLUS控制器是体积小、功能强大，可完成从简单到复杂的监视、联锁及回路控制,完成控制功能的软件功能块完全符合基金会现场总线标准。
MD PLUS控制器提供现场设备与控制网络中其它节点之间的通讯和控制。该系统创建的控制策略和系统组态也可以在这个功能更强的控制器中使用。MD PLUS控制器并具有批量控制的应用功能。功能强大的MD PLUS控制器通过底板与I/O卡件连接。所有的控制器与I/O卡件均为模块化设计，符合I级II区的防爆要求，可直接安装在现场。
4.1 控制器
该系统控制器的功能特点：MD PLUS控制器最大为48MB。减少了CPU的资源占用比例，并提高了控制策略的功能。控制器可以将智能HART信息从现场设备传送到控制网络中的任何节点。即通过运行先进的设备管理软件应用，如费希尔－罗斯蒙特公司的设备管理系统（AMS）将现场HART设备或基金会现场总线设备的智能信息管理起来。
4.2I/O卡件
DeltaV系统的所有IO卡件均为模块化设计，可即插即用、自动识别、带电插拔。系可以要提供三大类I/O卡件：第一类是传统I/O卡件、第二类是现场总线接口卡件、第三类是VIM虚拟模块。第一类和第二类卡件可任意混合使用。
4.3现场总线接口卡件
现场总线接口卡件包括Fieldbus H1、Profibus DP、DeviceNet和AS-i现场总线接口卡件。可以通过总线方式将现场总线设备信号连接到系统中，一个控制器可以支持多个现场总线接口卡件。一个现场总线接口卡件可以连接连接多个现场总线设备，所有设备可在DeltaV系统中自动识别其设备类型、生产厂家、信号通道号等信息。
4.4VIM虚拟模块
DeltaV VIM虚拟模块是由MYNAH公司专门配合DeltaV系统研制的，包括虚拟I/O模块和虚拟I/O模块网关。
虚拟模块仿真DeltaV I/O卡件和现场总线接口卡件，虚拟I/O模块网关提供Modbus TCP/IP或Ethernet/IP通信功能。
升级改造后的DeltaV系统的结构示意图见图一：
5 技术要点
5.1 通过Web Server功能实现系统数据远程发布及监视，增强系统的实用性。
5.2 采用虚拟模块网关实现Modbus TCP/IP协议通信，可以实现控制系统与单井RTU系统的数据连接通信，真正进行数据融合。
5.3 采用独有技术对系统进行汉化，开启系统的中文时代，增强系统的可读性，以及操作的快速反应。
6 结束语
通过系统更换，充分发挥DeltaV系统的优势，提高红台集气站的控制系统的安全性、可靠性、实用性以及先进性，并提高自动化运用水平。今后还可以充分发挥PlantWeb的功能及性能，扩展工艺参数的应用范围并融入生产管理信息系统中，实现“管控一体化”。
参考文献
[1]EMERSON DeltaV Operate Implementation I、II1997
[2]Foxboro A2系统手册.2004
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