摘要：焦化生產控制系統(tǒng)的煉焦和煤氣凈化是其重要生產過程。本文詳細介紹了ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)的在煉焦和煤氣凈化過程的應用。描述了其控制系統(tǒng)的硬件構成、通信及軟件組態(tài)的設計特點。 關鍵詞：Freelance2000；現場總線；以太網；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的復雜模擬回路調節(jié)能力和友好豐富的人機界面，而且同時具有與高檔PLC指標相當的高速邏輯和順序控制性能。系統(tǒng)既可以連接常規(guī)的I/O，又可以連接Profibus、FF、CAN、Modbus等各種現場總線設備。系統(tǒng)具有很好的靈活性和極好的擴展性。 2 Freelance2000系統(tǒng) 2．1系統(tǒng)構成 Freelance2000系統(tǒng)分為操作級和過程級兩級結構。  操作級 操作級包括傳統(tǒng)的控制功能，即操作與監(jiān)視等功能，還可以進行歸檔與信息記錄，記錄趨勢畫面與報警等。操作級通常由一個工程師站與幾個操作員站構成。工程師站的功能用于系統(tǒng)的配置、調試。操作員站完成系統(tǒng)的實時顯示、系統(tǒng)的診測、趨勢顯示以及實時操作和打印的功能。  過程級 過程級包括基本和高級的回路控制、高速邏輯、順序控制及數據采集等功能。過程級由一個或幾個過程站組成。每個過程站由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協議以太網，傳輸的介質為光纖，冗余配置，通訊電纜采用光纜，具有較長的通訊距離以及較強的抗干擾能力，適用于工業(yè)現場。  現場總線采用Profibus通訊協議，傳輸介質采用雙絞線。  現場過程站、工程師站、操作員站采用光纖轉換器，實現光纜通訊。 2．3 系統(tǒng)組態(tài) 整個DCS組態(tài)運行在中文DigiTool V6.1軟件上。系統(tǒng)的編程設計有：  項目樹的建立。即規(guī)劃系統(tǒng)資源。包括指定過程站名稱、過程站內程序任務分級、指定操作員站名稱等任務。  硬件設備編輯。按照硬件實際配置在組態(tài)軟件中完成硬件的安裝、參數的設置、通道的定義以及各過程站和操作員站的IP地址設定。  程序組態(tài)。程序組態(tài)在各自分布的過程站級下進行。先將各過程站內的控制項目進行分類，分為不同的子任務，每個任務可以根據實際要求設定執(zhí)行周期和執(zhí)行優(yōu)先級，使得系統(tǒng)根據指標進行優(yōu)化運行。 2．4系統(tǒng)特點  系統(tǒng)采用全開放的體系結構，全面支持現場總線。  可以用一套設計組態(tài)軟件，實現對全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)。  自動建立全系統(tǒng)，包括過程站、操作員站之間的通訊，內置支持以太網的細纜連接。  系統(tǒng)數據庫采用全局數據庫，使系統(tǒng)的輸入簡便、省時而且保持系統(tǒng)數據的一致性。 3 系統(tǒng)配置 煉焦和煤氣凈化是焦化生產的兩個重要控制過程。本項目的系統(tǒng)配置圖如圖1所示。系統(tǒng)采用ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)進行控制。Freelance2000系統(tǒng)分為操作級和過程級兩級結構。 操作級配置了兩臺工程師站和七臺操作員站。七臺操作員站分布為煉焦控制二臺，煤氣凈化三臺，遠程站設置二臺。軟件為操作員站中文監(jiān)視軟件Digivis，運行環(huán)境為中文Windows NT4.0。軟件具有顯示功能，即支持一系列的標準預定義的顯示。如工藝顯示、回路面板顯示、趨勢顯示、報警顯示等畫面。還可以進行實時操作記錄和打印。工程師站和操作員站使用以太網與其他設備進行通訊。系統(tǒng)數據為全局數據庫，所以操作員之間的數據和畫面之間可以完全共享。 過程級全部為過程控制站。采用Freelance2000現場總線控制器。CPU選用高性能的32位RISC CPU。系統(tǒng)執(zhí)行方式為多進程方式，任務運行周期及優(yōu)先級可以進行組態(tài)?，F場遠程I/O選用ABB S800遠程I/O。S800遠程I/O為8或16通道，多重隔離，使得實現了功能分散、危險分散。S800遠程I/O通過Profibus DP總線與現場總線控制器進行通信。 4 軟件設計特點 系統(tǒng)的軟件設計注重實用性和安全性。工程師站的Digtool軟件支持現場總線設備的數據讀取與編程功能。編程語言與圖形化編程語言標準IEC1131-3完全兼容，根據實際控制要求可任意選用FBD、LD、IL、SFC等方式。系統(tǒng)具備大量標準功能塊及功能子程序，如調節(jié)具備標準、比率、步進、2位、3位、變參數等功能塊供用戶選用，功能塊編程采用參數表形式，語言面向儀表工程師語言。同時系統(tǒng)也提供用戶自定義接口，可根據用戶要求開發(fā)專用功能塊。編程結構采用項目樹結構，系統(tǒng)任務采用多進程方式，根據不同控制對象組態(tài)任務執(zhí)行周期及優(yōu)先級。而且系統(tǒng)采用全局數據庫，系統(tǒng)內的變量實現共享，下裝到過程級，不采用客戶/服務器方案，避免服務器故障造成數據交換任務癱瘓。全局數據庫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進行的。軟件任何修改，系統(tǒng)將自動提示進行檢查，防止錯誤的程序下裝到過程現場。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，被修改的參數具備自動備份功能，可以恢復。該軟件可以在線調試，可以單步運行、跟蹤、仿真調試。 操作站支持強大的顯示功能，支持一系列標準預定義顯示，如總貌顯示、回路面板顯示，即面板也可以根據用戶要求實現自定義、控制組顯示、趨勢顯示、報警顯示、操作記錄列表即實現各種操作的實時記錄和實時打印、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，軟件還具有強大的三維圖形庫可以調用，該庫可以由用戶自行擴充，同時畫面支持位圖功能，使作圖更加簡單，畫面更加直觀。位號動態(tài)顯示不僅支持傳統(tǒng)數字表示，而且支持各種動畫表示，同時還可彈出對應的面板操作。圖形數量無限制，畫面更新時間小于1秒。 5 結束語 煉焦及煤氣凈化過程采用了ABB公司的Freelance2000控制系統(tǒng)，實現了很好的控制效果。系統(tǒng)配置靈活，功能齊全，具有良好的性能價格比。系統(tǒng)自投運以來，一直運行良好。 參考文獻 [1] 羅文.煉焦工藝及設備淺析，煤炭工程，2002（8），10－11 [2] 杜創(chuàng)陽.焦爐煤氣凈化系統(tǒng)的改進和建議，燃料與化工，2003（2），104－105 [3] 候麗麗.Freelance2000系統(tǒng)冗余控制站的實現，工業(yè)計算機，2003，16（6）：51－52 ――――――――――――――― 作者簡介：陶文華（1972- ），女，浙江紹興人，講師，碩士，主要研究方向為生產過程控制系統(tǒng)及應用 聯系人：陶文華 通信地址：113001 遼寧撫順 遼寧石油化工大學信息學院自動化系 電話：13941308900 Email: taowenhua@sina.com