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1、前言

  為了提高石化產(chǎn)品的深加工和新產(chǎn)品開發(fā)的能力，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，大慶石化分公司對年產(chǎn)30萬噸乙烯裝置進(jìn)行年產(chǎn)48萬噸的二期改擴(kuò)建。作為二期改擴(kuò)建工程頂目之一，年產(chǎn)5萬噸順丁橡膠裝置已于1997年11月建成，現(xiàn)已生產(chǎn)出合格產(chǎn)品.在該裝置中，二位式開關(guān)閥在調(diào)節(jié)閥中占有很大的比例。我廠選用了英國ROTORK控制有限公司生產(chǎn)的電動執(zhí)行器，配套引進(jìn)其pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)進(jìn)行裝置的局部控制。

2、Pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)簡介

  該系統(tǒng)是一個以電動閥門執(zhí)行器為主的智能化控制系統(tǒng).系統(tǒng)中有3個要素：現(xiàn)場單元、雙線回路和主工作站。
  在一個雙線控制系統(tǒng)中，在長達(dá)20km距離內(nèi)主工作站可控制240臺現(xiàn)場設(shè)備，采集現(xiàn)場執(zhí)行器的重要數(shù)字和模擬數(shù) 據(jù)，掃描周期為1.89秒.結(jié)點間無距離限制，無需中繼器。
  Pakscan現(xiàn)煬單元是一塊在雙線系統(tǒng)中用于通訊的袖珍卡件。作為選件，被安裝在ROTORK執(zhí)行器之中，與執(zhí)行器的基本控制電路配合使用。每個現(xiàn)場單元在雙線回路中都有其唯一的地址，只對發(fā)自主工作站的正確命令作出響應(yīng)。
  ROTORK還有與pakscan現(xiàn)場單元類似的，與Pakscan協(xié)議兼容的數(shù)據(jù)收集和控制發(fā)送單元?？蓪⑵渌麖S家的變送器、電磁閥、泵和攪拌器等現(xiàn)場設(shè)備集中到Pakscan雙線控制系統(tǒng)中。
  雙線回路與執(zhí)行器的聯(lián)接非常簡單.電纜是一條容易安裝的全屏蔽雙絞線，在所有應(yīng)用中具有易安裝、易維護(hù)、低成本和高效率的優(yōu)點。
  雙線電纜順序地與每一執(zhí)行器接入或接出，它們起源于并返回至主工作站，形成一雙線回路.因為每臺現(xiàn)場設(shè)備都是雙向連接的，于是就構(gòu)成了一個冗余的通訊線路。
  作為雙線控制系統(tǒng)的核心，Pakscan IIE主工作站具有模塊化結(jié)構(gòu)，是由一塊計算機(jī)卡、一塊電流回路接口卡、一塊電源卡和一塊帶有LCD屏幕及16鍵鍵盤面板等組合起來的架裝組件。
  固化于主工作站中的Pakscan軟件包提供了一套先進(jìn)的、標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)先工程化的控制系統(tǒng)。使用主工作站的顯示器和鍵盤能對Pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊、控制等方面的組態(tài)。在需要直接操作控制的場合，可在主工作站上控制現(xiàn)場設(shè)備的“開”、“關(guān)”等。
  主工作站具有一個RS232C和一個RS485通訊接口，支持同DCS、PC機(jī)等主機(jī)進(jìn)行MODBUS數(shù)據(jù)通訊。主工作站生成一個包括所有閥位信息的數(shù)據(jù)庫，主機(jī)通過MODBUS協(xié)議可得到該數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。
  作為雙線控制系統(tǒng)的基本現(xiàn)場設(shè)備，ROTORK執(zhí)行器家族中有IQ、A、AQ和Q等系列產(chǎn)品，都是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的智能型執(zhí)行器，集聯(lián)鎖電磁閥、閥位行程開關(guān)、模擬閥位變送器等于一身。
  為完成不同的工作需要，只需在執(zhí)行器中更換不同功能的現(xiàn)場單元模件。有Pakscan現(xiàn)煬單元、Folomatic（閥位比例控制）單元、數(shù)據(jù)記錄器單元和電流扭距變送器單元等。

3、Pakscan HE雙線控制系統(tǒng)的工作原理

  主工作站和現(xiàn)場控制單元（FCU）是通過一條雙線電流回路進(jìn)行通訊的。在工作中，主工作站持續(xù)地，檢查電纜回路的完整性。當(dāng)回路中某一個現(xiàn)場單元停電或發(fā)生故障，不影響線路的暢通。
  雙線控制系統(tǒng)正常工作情況見圖1。






  在正常工作時，主工作站在掃描周期內(nèi)按地址檢測現(xiàn)場單元。始終保持和雙線回路A口最近的現(xiàn)場單元進(jìn)行通訊及交換數(shù)據(jù)，然后與臨近的下一個現(xiàn)場單元進(jìn)行通訊，依次與回路中的全部現(xiàn)場單元通訊后，再開始下一個掃描周期。
假如發(fā)生電纜斷路、短路或接地等故障時，故障點兩邊的現(xiàn)場單元本身可形成返回通路。
  回路斷路故障操作見圖2。






  主工作站先從A口到達(dá)與其相連的第一個現(xiàn)場單元并指示去掉其自己的回路。用這樣的方法，電流回路可以不斷地延伸，直到發(fā)現(xiàn)故障點。然后從B口在另一個方向去掉現(xiàn)場單元的回路，直到故障位置。主工作站找到故障位置后，指令其相連的前后兩個現(xiàn)場單元確定回路，來維持整個系統(tǒng)的正常工作。

4、應(yīng)用

  在橡膠裝置中共有68臺ROTORK電動執(zhí)行器進(jìn)入Pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)，我們充分開發(fā)該系統(tǒng)的先進(jìn)功能，特別是閥位調(diào)節(jié)功能，在DCS的干預(yù)下完成一般性的兩位式開關(guān)控制、精密批量控制和聯(lián)鎖性的液位控制。
  順丁橡膠裝置的主要生產(chǎn)過程是用Honeywell TPS DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，為了便于工藝人員的操作，以及實現(xiàn)全裝置優(yōu)化控制，我們將雙線控制系統(tǒng)與DCS進(jìn)行通訊，現(xiàn)場執(zhí)行器的工作指令由DCS發(fā)出。事實上，IIE主工作站只起到了一個具有數(shù)據(jù)處理能力的接口作用。兩系統(tǒng)接口見圖3。






  主工作站與TPS DCS系統(tǒng)通過HPM中串行接口卡（SI）的RS485接口進(jìn)行MODBUS通訊。DCS利用數(shù)組點從主工作站的MODBUS數(shù)據(jù)庫采集閥位等數(shù)據(jù)；或向該數(shù)據(jù)庫中寫數(shù)據(jù)，控制現(xiàn)場執(zhí)行器的開關(guān)。兩系統(tǒng)接口后，現(xiàn)場的ROTORK執(zhí)行器成為DCS的執(zhí)行器，DCS通過它們可完成許多復(fù)雜的控制功能。這為全裝置的優(yōu)化控制及全廠的數(shù)據(jù)共享創(chuàng)造了條件。

5、應(yīng)用效果

  在順丁橡膠裝置中采用ROTORK Pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點。

  （1）簡化工程設(shè)計。
  （2）與執(zhí)行器直接由DCS控制相比，減少了工程投資，節(jié)省了閥位指示設(shè)備、聯(lián)鎖電磁閥、DCS的I/O卡件和控制電纜等輔助材料的費用。
  （3）由于通訊線路的冗余，提高了控制系統(tǒng)的工作可靠性。
  （4）調(diào)試快捷、容易，維護(hù)量低等。
先進(jìn)的Pakscan IIE雙線控制系統(tǒng)在很大程度上替代了DCS的功能，其專業(yè)化控制功能對DCS算法庫做了進(jìn)一步擴(kuò)充，兩個系統(tǒng)的配合使用，不僅實現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)，而且提高了生產(chǎn)控制效率。

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