1　引　言　　 　　集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System－DCS）集計算機技術、控制技術、通信技術、CRT技術于一體，廣泛應用于生產過程控制系統(tǒng)。隨著計算機和網絡技術的飛速發(fā)展，產生了一種新型的控制系統(tǒng)———現場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System－FCS）。但國內生產企業(yè)的情況是：大多數企業(yè)還處于模擬儀表和人工控制的階段，采用DCS控制系統(tǒng)的企業(yè)仍是少數。由于DCS應用廣泛、技術成熟，在現有的技術條件和市場條件下，FCS還不能完全取代DCS，而且目前現場總線設備和系統(tǒng)還十分昂貴。因此，除了新建企業(yè)外，國內企業(yè)在較長時間不可能全面采用現場總線技術，而必須走逐步發(fā)展、過渡的道路。 　　我們在上海石化股份公司環(huán)保部水質凈化廠監(jiān)控系統(tǒng)的改造項目中，對3個生產單元已有的DCS和PLC進行改造，增加通信功能，實現總調度室對各生產裝置的集中監(jiān)控。 2　系統(tǒng)改造方案　　   根據水質凈化廠各生產單元的功能和建設階段，分為廠外調節(jié)池、污水一段、氧化溝、四期污水處理、污泥脫水、污泥干化6個生產單元。另外，在廠部設有總調度室，但是總調度室的監(jiān)控水平較為落后，改造之前基本上不能對各個生產單元進行監(jiān)控。為了適應生產需要，提高生產效率，改善操作條件，加強監(jiān)控手段，確保各生產裝置的正常運行，急需對各生產單元和總調度室進行技術和設備的更新改造，從而能在總調度室對各裝置進行監(jiān)視管理，及時了解各裝置的運行情況，達到指揮及時和調度準確的目的。 2．1　現場監(jiān)控系統(tǒng)的改造 　　現場監(jiān)控系統(tǒng)的改造要充分利用原有儀表和設備，主要考慮可靠性和實時性。首先對自控程度較高的3個單元進行改造（系統(tǒng)結構見圖2—1）： 　　四期污水處理生產單元控制設備配置了兩套ALLEN－BRADELY公司PLC設備。25塊開關量輸入信號卡，可采集384點信號；7塊開關量輸出信號卡，可輸出112點信號；3塊模擬量輸入信號卡，可采集24點信號。兩套AB—PLC通過DH＋（數據高速通道）實現數據共享。在原有的現場控制計算機上分別增加以太網卡，通過以太網將實時數據送到總調度室處理。　　輸出192點信號；1塊模擬量輸入信號卡，可采集8點信號。系統(tǒng)運行采用遙控開關操作與全模擬流程盤顯示。在原有的Siemens S5－115UPLC上增加RS－232通訊模塊（CP524）和1臺現場操作站，用點對點方法連接，使PLC的數據通過現場操作站送到以太網上，與總調度室監(jiān)控計算機通信。但RS－232傳輸速率只有9600bps，操作站僅對現場起到監(jiān)視作用。

　　污泥干化生產單元控制設備采用Honeywell9200e PCS。系統(tǒng)配置了9塊開關量輸入信號卡，可采集288點信號；3塊開關量輸出信號卡，可輸出96點信號；3塊模擬量輸入信號卡，可采集48點信號； 5塊模擬量輸出信號卡，可輸出20點信號。由于現場使用的工業(yè)計算機的CPU、內存與硬盤都不能滿足進行數據通訊等項要求，必須予以更新。新的計算機選用工業(yè)控制計算機，配置以太網卡，使總調度室監(jiān)控計算機可以通過以太網訪問Honeywell 9200e的實時數據。 　　由于3套控制系統(tǒng)為不同時期所建，采用了不同的PLC，不具備開放性，相互之間直接通信在技術上存在很大困難，且意義不大；并且3套裝置距離較遠，施工費用也將很高。綜合考慮成本和效益，不再建立3個單元之間的現場級網絡。對其余3個自控程度較低的生產單元，可考慮使用現場總線技術，即可方便地實現各單元之間的通信。雖然現場總線的應用從技術和成本考慮都并非如宣傳的那樣完美，但它畢竟是一種開放、分散、可互操作的技術和產品，代表了控制領域的發(fā)展方向。在已有的DCS系統(tǒng)中應用現場總線新技術，實現FCS與DCS的集成，根據不同的應用需求，可有3種模式，具體可參閱文獻［3］、［4］。 2．2　上位機網絡的實現 　　上位機網絡主要考慮網絡的可靠性、傳輸效率及可擴展性。Ethernet在工業(yè)領域的應用受到限制，主要是由于它采用CSMA／CD碰撞檢測方式，在網絡負荷較大時，網絡的確定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求。但隨著網絡技術的發(fā)展，Ethernet在工業(yè)控制領域的應用已經得到了廣泛的認可。 　　常用的網絡拓撲結構有總線型、星型、環(huán)形等，由于總調度室到各生產單元之間要交換實時數據，選擇星型拓撲結構，任意站點之間的通信通過交換機實現透明的轉發(fā)，不存在信道共享引起的競爭問題。 　　對于通信介質的選擇，由于總調度室與各個生產單元距離較遠，分別為1000m、800m和900m，因此選用4芯多模室外光纜作為通信介質，它具有通信速率高、抗電磁干擾、信號傳輸衰減小等優(yōu)點。兩端采用轉換器EM316E／M進行光電轉換。 　　另外，由于Ethernet是目前應用最廣泛的計算機網絡技術，人們對Ethernet技術十分熟悉，可以降低系統(tǒng)的開發(fā)、培訓和維護費用。同時，由于應用廣泛，其硬件價格也十分低廉。目前，Ethernet網卡的價格只有Profibus、FF等現場總線網卡的十分之一。 　　采用這種網絡結構，單機故障不會影響其它站點，即使網絡癱瘓，各現場操作站仍可獨立運行。另外，該系統(tǒng)具有良好的可擴展性，向下可以增加其余生產單元，向上可以和公司內各個部門互連。另置一臺2900系列交換機提供10M／100M自適應端口便于擴展（見圖2—2）。公司內多數事業(yè)部，如化工部、塑料部等有各自的服務器，可以很方便地瀏覽各事業(yè)部的主頁，實現信息共享。

3　系統(tǒng)軟件及功能　　 　　該系統(tǒng)上位機軟件采用Intellution公司開發(fā)的iFIX組態(tài)軟件。根據iFIX組件功能不同，可分為3大類：服務器軟件及選項、客戶端軟件及選項、其它組件及Internet產品。用戶可以根據需要選配適當的軟件和選項。 　　上位機監(jiān)控軟件采用iFIXHMIPAK－Unlimited－Developer。由于數據庫無數據點數的限制，系統(tǒng)擴展另外3套生產單元時，只要硬件具備條件，軟件只需增加數據通訊接口，配置iFIX，設計相應監(jiān)控流程圖，數據就能為生產監(jiān)控系統(tǒng)所用。 　　四期處理生產單元原有RSVIEW監(jiān)控軟件，與上位機系統(tǒng)的通信采用OPC方式，即RSVIEW將應該上報的數據傳輸到OPCServer中，iFIX和Client讀取數據。 　　對于氧化溝和污泥干化兩個生產單元，現場監(jiān)控站軟件采用iFIX2．5，然后將數據傳輸到上位機中。 　　系統(tǒng)主要通過以下幾種功能方式監(jiān)視主要裝置的關鍵過程參數： 　　實時流程圖：通過流程圖總覽畫面，使全廠管理人員迅速掌握主要生產裝置開、停車；實時動態(tài)地顯示主要生產裝置的關鍵過程參數。 　　實時趨勢圖：根據預先定義的實時趨勢圖，實時動態(tài)地顯示關鍵過程參數在最近一段時間內的變化過程。 　　歷史趨勢圖：幫助管理人員在進行質量追蹤、故障事后分析或掌握生產狀況時，可以對過去某一特定時間段的關鍵過程參數的變化過程加以了解。    異常報警：提供關鍵參數越限報警信息。 　　過程統(tǒng)計分析：提供強大的統(tǒng)計分析工具幫助技術人員對生產過程中的重要技術參數進行分析。 　　圖形、報表打印：提供流程圖、趨勢圖的實時打印功能。 　　總調度室模擬屏根據現場采集的數據實時仿真，可直觀地反映現場生產概況。 4　結束語　　 　　本文探討了控制系統(tǒng)的集成化改造，并在上海石化公司環(huán)保部水質凈化廠生產裝置的監(jiān)控系統(tǒng)改造項目中實現。我們對現有的DCS和PLC進行改造，無論從經濟還是技術角度考慮，都是明智之舉，并為控制系統(tǒng)的網絡化發(fā)展，實現控制—信息一體化打下基礎。今后，隨著企業(yè)發(fā)展的需要，必須建立完整的控制網絡和信息網絡，實現整個企業(yè)內部及與外界的信息共享。該項目的實現，改善了上海石化水質凈化廠生產裝置的控制系統(tǒng)，提高了生產管理水平，也為國內企業(yè)控制系統(tǒng)的應用和發(fā)展提供了一個可行的范例。 ［參考文獻］ ［1］　孫金剛，盧志強．一種分散型控制網絡系統(tǒng)的設計［J］．工業(yè)儀表與自動化裝置，2000（4）． ［2］　吳　譽，張衛(wèi)東，許曉鳴．以太網與現場總線的互連方法［J］．測控技術，2000（1）． ［3］　程曉琳，徐用懋．FCS選型及與DCS的集成［J］．工業(yè)控制計算機，2000（2）． ［4］　龐彥斌，李令琦，程　煒，趙恩平．現場總線與DCS的網絡集成［J］．測控技術，1999（9）． ［5］　吳　譽，張衛(wèi)東，許曉鳴．現場總線技術展望及我國的發(fā)展策略［J］．測控技術，1999（11）．