引言：

近年來，在化工行業(yè)中，由于工藝的特殊性，也為了更加精準(zhǔn)的觀察生產(chǎn)過程中所有參數(shù)的變化，很多的化工企業(yè)選擇DCS與SIS各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)。山東魯能控制工程有限公司研制開發(fā)的LN3000系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了DCS、SIS一體化的集成，在化工行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，下面以LN3000在某化工現(xiàn)場的應(yīng)用為例詳細(xì)介紹。

一、系統(tǒng)簡介

1.1硬件配置

本化工項(xiàng)目的安全控制系統(tǒng)使用的是LN3000系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)控制器（DPU）采用ARM架構(gòu)，具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和系統(tǒng)容量；系統(tǒng)模塊采用導(dǎo)軌式級聯(lián)安裝，可插拔結(jié)構(gòu)，配置靈活。機(jī)柜排布示意圖如下：

圖1 LN3000現(xiàn)場機(jī)柜

本項(xiàng)目LN3000系統(tǒng)運(yùn)用1塊220VAC電源分配模塊，負(fù)責(zé)將現(xiàn)場輸入的2路220VAC電源進(jìn)行分配，分別給I/O模塊、交換機(jī)和現(xiàn)場控制器(DPU)供電。電源分配模塊將分配給I/O模塊的電源分為6路，為每排I/O模塊分別供電，從而保證模塊的供電穩(wěn)定。模塊通過雙冗余24V供電，級聯(lián)式底座供電，模塊內(nèi)部采用多點(diǎn)接地方式接地，各種電壓的負(fù)端均進(jìn)行了隔離處理，大地信號在模塊內(nèi)形成環(huán)路，有效防止了外部信號的電磁干擾及內(nèi)部電路產(chǎn)生的各種信號干擾。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

此化工項(xiàng)目中LN3000的系統(tǒng)網(wǎng)是連接工程師站、操作員站和過程控制站等節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)，用于上位機(jī)和過程站之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，采用工業(yè)以太網(wǎng)雙冗余配置，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)212網(wǎng)和213網(wǎng)采用獨(dú)立的交換機(jī)，將DPU與上位機(jī)進(jìn)行連接。本項(xiàng)目的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，采用 CAN 總線將 DPU 與 I/O 模塊進(jìn)行連接。CAN 總線在 I/O 模塊列內(nèi)部通過模塊底座部分進(jìn)行級聯(lián)，在列與列之間采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)目DCS采用LN2000系統(tǒng)與LN3000使用共同的網(wǎng)絡(luò)，完全實(shí)現(xiàn)了無縫連接。將數(shù)據(jù)和畫面信息同時(shí)顯示在一臺工程師站電腦上，方便觀察和操作。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2如下：

圖2 現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)圖

二、軟件設(shè)計(jì)

2.1 兼容的數(shù)據(jù)庫

本項(xiàng)目中LN3000系統(tǒng)的軟件版本采用V3.2版本，此版本的最大特點(diǎn)是可兼容LN3000和LN2000系統(tǒng)，這樣我們可以將SIS系統(tǒng)的IO點(diǎn)和DCS系統(tǒng)的IO測點(diǎn)放在一個(gè)工程文件進(jìn)行操作和監(jiān)控。建立數(shù)據(jù)庫如圖3：

圖3 SIS系統(tǒng)模擬輸入量

數(shù)據(jù)庫組態(tài)界面分為左右兩個(gè)切分的視圖，左側(cè)的樹形視圖顯示了過程站及模塊的配置信息。右側(cè)的列表型視圖顯示了左側(cè)視圖中當(dāng)前選中位置的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)信息，或者當(dāng)前查詢結(jié)果的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)信息。LN3000系統(tǒng)控制的IO點(diǎn)放在過程站1，LN2000系統(tǒng)控制的IO點(diǎn)放在過程站2，采用中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的方式來處理程序之間的數(shù)據(jù)交換，這樣一方面簡化了數(shù)據(jù)交換方式；另一方面當(dāng)某個(gè)程序出現(xiàn)故障時(shí)，中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以“鎖定”不變，其他程序可以暫時(shí)繼續(xù)使用。數(shù)據(jù)庫在線時(shí)可實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化，操作簡單方便，省去了兩種系統(tǒng)之間切換的時(shí)間。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫除了提供各過程站的點(diǎn)信息的配置功能之外，還提供了與其它控制系統(tǒng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口。通過這個(gè)接口，LN3000可以與其它控制系統(tǒng)之間交換相關(guān)數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目通過RS485連接將報(bào)警儀的數(shù)據(jù)點(diǎn)傳輸?shù)腖N3000數(shù)據(jù)庫，引用添加到圖形界面組態(tài)同時(shí)在CRT顯示觀察。如圖4，圖5所示：

圖4 外部數(shù)據(jù)

圖5 外部數(shù)據(jù)在CRT顯示

2.2 邏輯控制系統(tǒng)

在本項(xiàng)目液位控制系統(tǒng)中，通過液位傳感器測量儲液罐的液位，并將液位值送到控制器，控制器將測量的液位與設(shè)定的液位進(jìn)行比較。如果液位高于設(shè)定得最高值，則關(guān)小調(diào)閥，減少進(jìn)料；如果液體的流出使液位低于設(shè)定值，則加大閥門開度補(bǔ)充液體，直到液位回升到上限值。此項(xiàng)目中DCS系統(tǒng)中的點(diǎn)可通過站間引用調(diào)用到SIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩系統(tǒng)之間的資源共享。如下圖：

圖6 站間引用

圖7 液位控制

2.3 運(yùn)行效果

本項(xiàng)目將SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)無縫結(jié)合，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，運(yùn)行人員對生產(chǎn)過程的設(shè)備啟停，重要過程參數(shù)的調(diào)節(jié)等都需要在操作員監(jiān)控畫面進(jìn)行，通常以彈出窗口的形式出現(xiàn)，從監(jiān)控畫面中可及時(shí)得到所需要的相關(guān)信息，從而做出迅速而準(zhǔn)確的判斷，并采取相關(guān)措施，對現(xiàn)場人員及設(shè)備安全保護(hù)起到了至關(guān)重要的作用。整套系統(tǒng)共用2個(gè)操作員站，1個(gè)工程師站。每個(gè)操作員站之間可共享操作畫面，以便在某一操作員站出現(xiàn)故障時(shí)，可利用其它操作員站進(jìn)行操作和監(jiān)控。運(yùn)行效果圖如下：

圖8 SIS監(jiān)視畫面

圖9監(jiān)視畫面

三、結(jié)語

LN3000系統(tǒng)具有開放的體系結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，方便的組態(tài)控制系統(tǒng)能力和多種現(xiàn)場總線的支持能力，在化工行業(yè)一經(jīng)投入使用，運(yùn)行效果良好，得到業(yè)主的一致好評。