總線閥門定位器在橫河C S 3000總線控制系統中的應用

劉文強

（中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600）

現場總線控制系統是一種工廠現場網絡控制系統，是計算機網絡和控制結合的新技術，是集散控制系統DCS后的新一代控制系統。中海化學80萬噸/年甲醇項目中，控制全部采用了現場總線控制技術。FF總線閥門定位器，作為FCS中的重要設備，大大提高了定位的精度以及對過程干擾更加迅速的響應，對裝置的穩定運行起到了重大作用。

1 CENTUMCS3000現場總線系統結構

80萬噸/年甲醇裝置采用的是YOKOGAWA的現場總線控制系統，系統中CPU、I/O卡件、電源、總線通信卡ALF111、總線電源都采用冗余配置。每一個網段帶7～9臺總線儀表。該系統中所有的控制閥都使用了FF總線定位器。有定位器的網段定位器數量一般不超過2臺，盡可能的降低網段故障對調節閥的影響。

2 FF總線閥門定位器簡介

FF定位器的內部結構不同于普通的H ART智能定位器或常規（4~20 mA.D C）定位器，是一種為F F現場總線系統而設計的數字式的閥門控制器。它有很多突出特點：儀表設備間的互操作性，過程控制功能，通信功能，基于微處理器（CPU）技術。F F總線定位器采用9-32 v總線供電，完全由數字信號進行控制，其傳輸符合FOUNDATIONTM現場總線規定，以31.25 kbit/s的速度進行數據傳輸。

3 FOUNDATIONT M現場總線塊模型

FOUNDATIO N現場總線將所有設備功能和數據分派到3個不同類型的塊，每種類型模塊在模塊模型中都具有不同的任務范圍。

3.1 資源塊（Resource Block）

資源塊包含所有用來識別設備的數據，這類似一個電子設備標簽。資源塊參數包括設備型號、設備名稱、生產廠I D、序列號以及影響到所有其他設備塊性能的參數，每一個總線設備只有一個資源塊。

3.2 轉換塊（Transducer Block）

轉換塊包含所有數據和特定設備參數用來將過程參數（傳感器或執行器）和設備進行連接傳遞。F F總線定位器A O轉換塊可直接影響定位器輸出信號。

3.3 功能塊（Function Block）

功能塊負責FOUNDATIONTM現場總線設備的控制狀態。包括AI/A O/PID等。通過連接功能塊的輸入和輸出可對FOUNDATIONTM現場總線設備進行組態。AO功能塊將來自上游功能塊的輸出值轉化為給控制閥的控制值。PID功能塊具有靈活的比例——積分——微分控制算法，可根據應用需要進行組態。

4 C S 3000系統組態

F F總線定位器與傳統的定位器在組態上有很大的不同。每一臺總線定位器都必須分配相應的地址、定義位號、獲取I D等。

4.1 Fieldbusbuilder

在YOKOGAWACENTUM軟件systemview的Fieldbus Builder中添加總線定位器并定義位號、地址、獲取設備I D等信息。

4.2 對定位器中的模塊參數定義

在Parameter Edit中對AOPID模塊參數進行組態，包括模塊模式、測量范圍、輸出范圍、單位、控制選項、狀態選項等。

5 F F總線定位器相對于常規定位器的優勢

通過施工、調試和日常維護的經驗來看，與常規的定位器相比，F F總線定位器更具有優勢。

5.1 節約施工調試時間

使用傳統定位器的閥門在安裝調試的時候都要求經過一次調校和回路聯校的過程，而且在回路聯校的過程中還會花費更多的時間。F F總線閥門只要在P R M上就可以進行自動校驗，在主控室就可以完成所有的工作，包括閥門的實際反饋都一目了然。

5.2 分散控制風險

在80萬噸甲醇項目中，充分利用了F F總線定位器集成的P I D功能模塊，將所有的簡單控制都放在定位器中，在現場直接控制過程變量，大大減少了上一層自動控制系統要完成的控制任務數量，實現了控制系統的風險分散。

5.3 強大的自診斷功能

在橫河C S 3000總線系統中，總線定位器最大的優點是具有強大的自診斷功能。現場總線的P R M提供了定位器運行的各種信息，如定位器設定值、輸出值、實際閥位，而且還包括了氣源壓力、輸出壓力、設備溫度等其他信息。根據閥門的開度情況，就可以判斷閥門有沒有回滯現象，是填料太緊還是閥桿有摩擦等其他原因。

當出現這種特殊情況時，我們就可以采用F F總線系統P R M的功能診斷軟件（Device Viewer）。相關儀表操作人員就會采用這種智能軟件就可以快速準確的發現閥門的異常問題并提示相對應的解決方法。當正常運行的閥門定位器其各個參數均為正常時（綠色）。當參數出現異常時就會產生相對應參數的報警（紅色），并在下拉菜單欄中顯示出異常參數的詳細說明，為儀表操作人員更快更準確的解決調節閥出現的異常問題提供了明確的參考和依據。

6 結語

隨著科技的發展，工廠對控制系統的要求越來越高，F F總線定位器在總線控制系統中大大提高了作為控制回路終端執行元件調節閥的精度，具有強大的自診斷功能，極大的改善了控制回路的調節品質，對化工裝置的穩定運行起到重要的作用。隨著F F總線閥門定位器的技術改革和不斷完善，控制系統將會越來越精確和高效。

［1］DVC6000fSeries Digital Valve Controller［Z］.

［2］ Plant Resource Manager工廠資源管理系統［Z］.

［3］ CENTUMCS3000培訓手冊［K］.