总线阀门定位器在横河CS3000总线控制系统中的应用

       现场总线控制系统是一种工厂现场网络控制系统，是计算机网络和控制结合的新技术，是集散控制系统DCS后的新一代控制系统。中海化学80万吨/年甲醇项目中，控制全部采用了现场总线控制技术。FF总线阀门定位器，作为FCS中的重要设备，大大提高了定位的精度以及对过程干扰更加迅速的响应，对装置的稳定运行起到了重大作用。

      1、CENTUMCS3000现场总线系统结构

      80万吨/年甲醇装置采用的是YOKOGAWA的现场总线控制系统，系统中CPU、I/O卡件、电源、总线通信卡ALF111、总线电源都采用冗余配置。每一个网段带7～9台总线仪表。该系统中所有的控制阀都使用了FF总线定位器。有定位器的网段定位器数量一般不超过2台，尽可能的降低网段故障对调节阀的影响。

      2、FF总线阀门定位器简介

      FF定位器的内部结构不同于普通的HART智能定位器或常规（4~20mA.DC）定位器，是一种为FF现场总线系统而设计的数字式的阀门控制器。它有很多突出特点：仪表设备间的互操作性，过程控制功能，通信功能，基于微处理器（CPU）技术。FF总线定位器采用9-32v总线供电，完全由数字信号进行控制，其传输符合FOUNDATIONTM现场总线规定，以31.25kbit/s的速度进行数据传输。

      3、FOUNDATIONTM现场总线块模型

      FOUNDATION现场总线将所有设备功能和数据分派到3个不同类型的块，每种类型模块在模块模型中都具有不同的任务范围。

      3.1、资源块（ResourceBlock）

      资源块包含所有用来识别设备的数据，这类似一个电子设备标签。资源块参数包括设备型号、设备名称、生产厂ID、序列号以及影响到所有其他设备块性能的参数，每一个总线设备只有一个资源块。

      3.2、转换块（TransducerBlock）

      转换块包含所有数据和特定设备参数用来将过程参数（传感器或执行器）和设备进行连接传递。FF总线定位器AO转换块可直接影响定位器输出信号。

      3.3、功能块（FunctionBlock）

      功能块负责FOUNDATIONTM现场总线设备的控制状态。包括AI/AO/PID等。通过连接功能块的输入和输出可对FOUNDATIONTM现场总线设备进行组态。AO功能块将来自上游功能块的输出值转化为给控制阀的控制值。PID功能块具有灵活的比例——积分——微分控制算法，可根据应用需要进行组态。

      4、CS3000系统组态

      FF总线定位器与传统的定位器在组态上有很大的不同。每一台总线定位器都必须分配相应的地址、定义位号、获取ID等。

      4.1、Fieldbusbuilder

      在YOKOGAWACENTUM软件systemview的FieldbusBuilder中添加总线定位器并定义位号、地址、获取设备ID等信息。

      4.2、对定位器中的模块参数定义

      在ParameterEdit中对AOPID模块参数进行组态，包括模块模式、测量范围、输出范围、单位、控制选项、状态选项等。

      5、FF总线定位器相对于常规定位器的优势

      通过施工、调试和日常维护的经验来看，与常规的定位器相比，FF总线定位器更具有优势。

      5.1、节约施工调试时间

      使用传统定位器的阀门在安装调试的时候都要求经过一次调校和回路联校的过程，而且在回路联校的过程中还会花费更多的时间。FF总线阀门只要在PRM上就可以进行自动校验，在主控室就可以完成所有的工作，包括阀门的实际反馈都一目了然。

      5.2、分散控制风险

      在80万吨甲醇项目中，充分利用了FF总线定位器集成的PID功能模块，将所有的简单控制都放在定位器中，在现场直接控制过程变量，大大减少了上一层自动控制系统要完成的控制任务数量，实现了控制系统的风险分散。

      5.3、强大的自诊断功能

      在横河CS3000总线系统中，总线定位器最大的优点是具有强大的自诊断功能。现场总线的PRM提供了定位器运行的各种信息，如定位器设定值、输出值、实际阀位，而且还包括了气源压力、输出压力、设备温度等其他信息。根据阀门的开度情况，就可以判断阀门有没有回滞现象，是填料太紧还是阀杆有摩擦等其他原因。

      当出现这种特殊情况时，我们就可以采用FF总线系统PRM的功能诊断软件（DeviceViewer）。相关仪表操作人员就会采用这种智能软件就可以快速准确的发现阀门的异常问题并提示相对应的解决方法。当正常运行的阀门定位器其各个参数均为正常时（绿色）。当参数出现异常时就会产生相对应参数的报警（红色），并在下拉菜单栏中显示出异常参数的详细说明，为仪表操作人员更快更准确的解决调节阀出现的异常问题提供了明确的参考和依据。


      6、结语

      随着科技的发展，工厂对控制系统的要求越来越高，FF总线定位器在总线控制系统中大大提高了作为控制回路终端执行元件调节阀的精度，具有强大的自诊断功能，极大的改善了控制回路的调节品质，对化工装置的稳定运行起到重要的作用。随着FF总线阀门定位器的技术改革和不断完善，控制系统将会越来越精确和高效。