摘要：焦化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的煉焦和煤氣凈化是其重要生產(chǎn)過程。本文詳細(xì)介紹了ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)的在煉焦和煤氣凈化過程的應(yīng)用。描述了其控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、通信及軟件組態(tài)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：Freelance2000；現(xiàn)場(chǎng)總線；以太網(wǎng)；煉焦；煤氣凈化 1引言 Freelance2000是ABB公司推出的一種具有世界先進(jìn)水平的全能綜合型開放控制系統(tǒng)。它將集散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制系統(tǒng)（PLC）的功能融于一體。它即具備DCS的復(fù)雜模擬回路調(diào)節(jié)能力和友好豐富的人機(jī)界面，而且同時(shí)具有與高檔PLC指標(biāo)相當(dāng)?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅?。系統(tǒng)既可以連接常規(guī)的I/O，又可以連接Profibus、FF、CAN、Modbus等各種現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。系統(tǒng)具有很好的靈活性和極好的擴(kuò)展性。 2 Freelance2000系統(tǒng) 2．1系統(tǒng)構(gòu)成 Freelance2000系統(tǒng)分為操作級(jí)和過程級(jí)兩級(jí)結(jié)構(gòu)。  操作級(jí) 操作級(jí)包括傳統(tǒng)的控制功能，即操作與監(jiān)視等功能，還可以進(jìn)行歸檔與信息記錄，記錄趨勢(shì)畫面與報(bào)警等。操作級(jí)通常由一個(gè)工程師站與幾個(gè)操作員站構(gòu)成。工程師站的功能用于系統(tǒng)的配置、調(diào)試。操作員站完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)顯示、系統(tǒng)的診測(cè)、趨勢(shì)顯示以及實(shí)時(shí)操作和打印的功能。  過程級(jí) 過程級(jí)包括基本和高級(jí)的回路控制、高速邏輯、順序控制及數(shù)據(jù)采集等功能。過程級(jí)由一個(gè)或幾個(gè)過程站組成。每個(gè)過程站由CPU單元和I/O單元組成，可以與各種類型的過程信號(hào)相連，并且可以配置為冗余系統(tǒng)或不冗余系統(tǒng)。 2．2 系統(tǒng)通信  系統(tǒng)通信采用TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)，傳輸?shù)慕橘|(zhì)為光纖，冗余配置，通訊電纜采用光纜，具有較長(zhǎng)的通訊距離以及較強(qiáng)的抗干擾能力，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。  現(xiàn)場(chǎng)總線采用Profibus通訊協(xié)議，傳輸介質(zhì)采用雙絞線。  現(xiàn)場(chǎng)過程站、工程師站、操作員站采用光纖轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)光纜通訊。 2．3 系統(tǒng)組態(tài) 整個(gè)DCS組態(tài)運(yùn)行在中文DigiTool V6.1軟件上。系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)有：  項(xiàng)目樹的建立。即規(guī)劃系統(tǒng)資源。包括指定過程站名稱、過程站內(nèi)程序任務(wù)分級(jí)、指定操作員站名稱等任務(wù)。  硬件設(shè)備編輯。按照硬件實(shí)際配置在組態(tài)軟件中完成硬件的安裝、參數(shù)的設(shè)置、通道的定義以及各過程站和操作員站的IP地址設(shè)定。  程序組態(tài)。程序組態(tài)在各自分布的過程站級(jí)下進(jìn)行。先將各過程站內(nèi)的控制項(xiàng)目進(jìn)行分類，分為不同的子任務(wù)，每個(gè)任務(wù)可以根據(jù)實(shí)際要求設(shè)定執(zhí)行周期和執(zhí)行優(yōu)先級(jí)，使得系統(tǒng)根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。 2．4系統(tǒng)特點(diǎn)  系統(tǒng)采用全開放的體系結(jié)構(gòu)，全面支持現(xiàn)場(chǎng)總線。  可以用一套設(shè)計(jì)組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)。  自動(dòng)建立全系統(tǒng)，包括過程站、操作員站之間的通訊，內(nèi)置支持以太網(wǎng)的細(xì)纜連接。  系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)的輸入簡(jiǎn)便、省時(shí)而且保持系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性。 3 系統(tǒng)配置 煉焦和煤氣凈化是焦化生產(chǎn)的兩個(gè)重要控制過程。本項(xiàng)目的系統(tǒng)配置圖如圖1所示。系統(tǒng)采用ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。Freelance2000系統(tǒng)分為操作級(jí)和過程級(jí)兩級(jí)結(jié)構(gòu)。 操作級(jí)配置了兩臺(tái)工程師站和七臺(tái)操作員站。七臺(tái)操作員站分布為煉焦控制二臺(tái)，煤氣凈化三臺(tái)，遠(yuǎn)程站設(shè)置二臺(tái)。軟件為操作員站中文監(jiān)視軟件Digivis，運(yùn)行環(huán)境為中文Windows NT4.0。軟件具有顯示功能，即支持一系列的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義的顯示。如工藝顯示、回路面板顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示等畫面。還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)操作記錄和打印。工程師站和操作員站使用以太網(wǎng)與其他設(shè)備進(jìn)行通訊。系統(tǒng)數(shù)據(jù)為全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，所以操作員之間的數(shù)據(jù)和畫面之間可以完全共享。 過程級(jí)全部為過程控制站。采用Freelance2000現(xiàn)場(chǎng)總線控制器。CPU選用高性能的32位RISC CPU。系統(tǒng)執(zhí)行方式為多進(jìn)程方式，任務(wù)運(yùn)行周期及優(yōu)先級(jí)可以進(jìn)行組態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程I/O選用ABB S800遠(yuǎn)程I/O。S800遠(yuǎn)程I/O為8或16通道，多重隔離，使得實(shí)現(xiàn)了功能分散、危險(xiǎn)分散。S800遠(yuǎn)程I/O通過Profibus DP總線與現(xiàn)場(chǎng)總線控制器進(jìn)行通信。 4 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)注重實(shí)用性和安全性。工程師站的Digtool軟件支持現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取與編程功能。編程語(yǔ)言與圖形化編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)IEC1131-3完全兼容，根據(jù)實(shí)際控制要求可任意選用FBD、LD、IL、SFC等方式。系統(tǒng)具備大量標(biāo)準(zhǔn)功能塊及功能子程序，如調(diào)節(jié)具備標(biāo)準(zhǔn)、比率、步進(jìn)、2位、3位、變參數(shù)等功能塊供用戶選用，功能塊編程采用參數(shù)表形式，語(yǔ)言面向儀表工程師語(yǔ)言。同時(shí)系統(tǒng)也提供用戶自定義接口，可根據(jù)用戶要求開發(fā)專用功能塊。編程結(jié)構(gòu)采用項(xiàng)目樹結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)任務(wù)采用多進(jìn)程方式，根據(jù)不同控制對(duì)象組態(tài)任務(wù)執(zhí)行周期及優(yōu)先級(jí)。而且系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)內(nèi)的變量實(shí)現(xiàn)共享，下裝到過程級(jí)，不采用客戶/服務(wù)器方案，避免服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)交換任務(wù)癱瘓。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中任何變量更新僅輸入一次即可，變量的檢查也是全范圍內(nèi)進(jìn)行的。軟件任何修改，系統(tǒng)將自動(dòng)提示進(jìn)行檢查，防止錯(cuò)誤的程序下裝到過程現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)具備全部、部分、選擇部分、修改部分等下裝功能。該軟件可以離線編程，在線修改參數(shù)，被修改的參數(shù)具備自動(dòng)備份功能，可以恢復(fù)。該軟件可以在線調(diào)試，可以單步運(yùn)行、跟蹤、仿真調(diào)試。 操作站支持強(qiáng)大的顯示功能，支持一系列標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義顯示，如總貌顯示、回路面板顯示，即面板也可以根據(jù)用戶要求實(shí)現(xiàn)自定義、控制組顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示、操作記錄列表即實(shí)現(xiàn)各種操作的實(shí)時(shí)記錄和實(shí)時(shí)打印、顯示等，用戶自定義流程圖顯示即支持傳統(tǒng)的DCS流程圖，又支持三維立體圖形畫面，軟件還具有強(qiáng)大的三維圖形庫(kù)可以調(diào)用，該庫(kù)可以由用戶自行擴(kuò)充，同時(shí)畫面支持位圖功能，使作圖更加簡(jiǎn)單，畫面更加直觀。位號(hào)動(dòng)態(tài)顯示不僅支持傳統(tǒng)數(shù)字表示，而且支持各種動(dòng)畫表示，同時(shí)還可彈出對(duì)應(yīng)的面板操作。圖形數(shù)量無(wú)限制，畫面更新時(shí)間小于1秒。 5 結(jié)束語(yǔ) 煉焦及煤氣凈化過程采用了ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了很好的控制效果。系統(tǒng)配置靈活，功能齊全，具有良好的性能價(jià)格比。系統(tǒng)自投運(yùn)以來，一直運(yùn)行良好。 參考文獻(xiàn) [1] 羅文.煉焦工藝及設(shè)備淺析，煤炭工程，2002（8），10－11 [2] 杜創(chuàng)陽(yáng).焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)的改進(jìn)和建議，燃料與化工，2003（2），104－105 [3] 候麗麗.Freelance2000系統(tǒng)冗余控制站的實(shí)現(xiàn)，工業(yè)計(jì)算機(jī)，2003，16（6）：51－52 ――――――――――――――― 作者簡(jiǎn)介：陶文華（1972- ），女，浙江紹興人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)樯a(chǎn)過程控制系統(tǒng)及應(yīng)用 聯(lián)系人：陶文華 通信地址：113001 遼寧撫順 遼寧石油化工大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系 電話：13941308900 Email: taowenhua@sina.com