现场总线在油料储运环节中的应用

1 引言
随着4C技术的发展，特别是其中的微处理器技术和集成电路技术的飞速发展以及市场竞争和用户需求的呼唤，过程控制系统由50多年前的基地式气动控制仪表系统PCS(Pneumatic Control System)的第一代过程控制系统，经历了电动单元组合式模拟仪表控制系统ACS(Analogous Control System)、集中式数字控制系统CCS(Computer Control System)和集散式控制系统DCS(Distributed Control System)而发展至今天的第五代过程控制系统—现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。自20世纪80年代末以来，有几种现场总线技术已经逐渐发展成熟，并在一些特定的应用领域显示了自己的影响和优势，如: HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议、CAN(Controller Area Network)总线、局部操作网络LON(Local Operating Network)、过程现场总线PROFIBUS(Process Fieldbus)等。这些现场总线在各自应用的领域里各具特色，作为全面开放的具有PNO组织认证的PROFIBUS总线，PROFIBUS定义了串行现场总线系统的技术和功能特征，可以将较低层的分布式自动化设备联网到中高的性能范围。在世界范围内，已有500多家制造厂商能提供种类繁多的带有PROFIBUS-DP接口的现场设备。在总线的应用中占有40%的成分，特别是在现场级有为数众多的传感器、执行器作为成束电缆的低成本的替代品AS-I线的引入。使现场仪表的安装、扩展、检修都显得十分轻松。

2 方案背景
目前我国石油化工行业在作业管理系统、安全监控系统、发油系统、消防系统等方面的自动化程度都比较低下。而随着我国石油化工市场的进一步开放，跟国外先进的自动化设备与管理机制相比较起来。国内油库自动化程度的提高迫在眉睫，在中国石化总公司对标准化油库的推出和倡导下，我们充分考虑油库的行业特点以及目前国内油库的状况，在临洪油库安全监控系统上采用PROFIBUS总线对现场设备实时监视，集中控制。江苏省连云港市临洪油库自动化改造，是中国石化的试点工程，示范工程，下面具体谈谈在它在监控系统上的具体应用。
3 系统设计方案
油库的监控系统是标准化油库自动化的一个重要方面， 整个系统分4个层次:
(1) 管控中心层

包括工程师站、操作员站、计量站、服务器、发油站，相互之间通过工业以太网连接。在工程师站、操作员站上的监控数据通过西门子WINCC来实现，通过交换机与外部网络隔离，数据安全可靠;
(2) 主站层
主站层全部采用西门子PLC模块，CPU为315－2DP,通过CP343模块与网络通讯;
(3) 库区主干网层
库区主干网层采用的现场总线是PROFIBUS总线，由于库区范围大，路线远，传输介质选为4芯光纤，冗余连接。现场所有分站数据通过PROFIBUS总线接入主站。根据目前设备位置，以及今后视频、管道壁压力传感器、电动阀等的增加，我们共建四个分站，两个现已投入使用，两个备用;
(4) 执行器、传感器层
所有现场执行器、传感器均通过AS-I总线接入分站。根据现场设备分布特点我们建有两条AS-I总线，在适当的地方考虑预留。设备的接入和拆卸十分方便。
系统网络图如图1所示。

3.1 分站结构
(1) 分站１号结构图如图2所示
图2中接入的点:
a) 15路火灾报警信号 5DI
b) 5路可燃气报警信号 2AI

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c) 手动阀到位返回信号(回信) 若干
(2) 分站2号
分站2号结构图如图3所示。

图3中接入的点:
a) 9路485罐前处理器信号 485总线
b) 4路火灾报警信号 4DI
c) 7路可燃气报警信号 2AI
d) 手动阀到位返回信号(回信) 若干
3.2 监控画面
监控画面如图4所示。

4 系统特点
(1) 系统开放化、国际化
PROFIBUS总线目前在世界上应用十分广泛，它是不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化．流程工业自动化和楼宇．交通电力等其他领域自动化。且数据传输性能安全可靠。

(2) 低成本优势明显化
AS-i是直接连接现场传感器、执行器的总线系统，AS-i总线使靠近现场的简单模块(传感器、执行器和操作员终端等)能够连接成最底层控制系统，这是自动化技术的一种最简单、成本最低的解决方案，实践证明本系统按照常规接线至少需要3个工程师一个星期才能完成，采用AS-I线后，仅需2个工程师5天完成，明显节省实施成本，缩短了工期。
(3) 系统扩展容易化
由于PROFIBUS总线上可以挂从站可达125个，在前期总体布线时在适当的地方预留分站位置。当大的系统接入时，激活分站即可。当现场一次仪表增加时，仅需将仪表接线连入就近的AS-I线。且加入的系统或设备和原系统互不影响。
(4) 维修方便化
由于PROFIBUS总线上的分站分别独立，当某个分站死机、甚至瘫痪、停电时对别的分站也没影响，AS-I总线的设备可带电作业，即插即用，在不影响运行的情况下，检修十分方便。

5 结束语
本监控系统充分利用西门子PLC产品可靠性、以及现场总线开放性、和考虑到油库仪表的分散性和安全性，故同时采用了两类总线:PROFIBUS、AS-I总线，到目前以来运行近一年，性能稳定、安全、可靠、得到了用户的好评。