运用操作过程进行生产的工厂在许多方面都是异乎寻常的:在那里既有各种各样不同类型的现场设备,也有传统的电机、变频器和简单的开关;在那里有长距离的总线连接着分布于各种建筑、各层楼面的许多系统区域;既有要求执行严格安全规范的潜在爆炸危险区域,也有普通的“安全”区,如原材料交货或是产品装运区域;这些繁杂的部分牵涉到许多的供货商——上述所有这些都是过程系统的特点。在化工行业的工厂自动化领域,人们对于现场总线技术总体上还是持相当谨慎的看法,这不足为奇。对于某些用户来说,用一个标准化的、完全统一的现场总线解决方案来完全覆盖这样的工厂是不可想象的。
Roche AG公司是位于瑞士Sisseln的一家生产企业,从属于DSM Nutritional Products公司,该厂已经决定抛弃保守的观念,完全利用PROFIBUS技术建造一座新的维生素E生产厂,使其在新建工厂中的自动化系统实现标准化。
在这里支持采用现场总线技术的理由并不仅仅是已经为大家所熟悉的几个
通过该重要项目实现自动化的决策是建立在公司以前所获得的成功经验基础上的。在此前的一个小型前期项目中(废水处理),已经采用了25台PROFIBUS PA现场总线设备。
该公司对于PROFIBUS所寄予的高度期望现在已经完全实现了。下面将对该项目进行全面的介绍,从项目的计划到项目的实施,以及对系统进一步改进的想法。
Sisseln维生素E生产厂
维生素E是一种存在于植物油中的活性成分,可以在新陈代谢的循环中防止不饱和脂肪酸被氧化。现在市场对于维生素E的需求量非常大(例如食品行业),因此维生素E的生产规模也很大。DSM公司的Sisseln工厂始建于2001年,目标是建造一个年产量25,000吨的全新生产系统,它属于同类型生产装置中较大的系统之一。由于要求达到很高的生产能力CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此自动化技术在其中处于十分重要的地位。
工厂布局——安排清楚合理
这间采用PROFIBUS系统的工厂占据了一幢建筑的数层楼面,还包括相应的储罐区域。整个系统有接近5,000个现场I/O点,分布在27个类似的厂区里。每个厂区都有一台西门子S7-400控制器用于本区域内的过程控制。系统通过现场总线为执行器和变频器供电,同时现场总线还为传感器和闭环控制回路中使用的控制阀提供电力,并且可以为PCS系统提供大量的诊断信息。
所有27台控制器都通过一个工业以太网系统互相连接,构成一个网络控制工程网版权所有,然后再通过冗余的服务器连接到更高一级的终端总线上。这个更高一级终端总线的作用是作为操作员站和工程师站之间的接口数据总线,另一方面还作为控制系统和办公室网络系统之间的通讯接口。
从系统的I/O点列表中可以看出现场设备的种类非常之多、覆盖范围非常广泛。这个系统的目的是采用一个通用通讯协议在各种各样的现场设备和相应的控制器之间提供接口和操作的能力,从而简化控制系统的布置、安装、调试和维护工作。在这个方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,PROFIBUS在现场总线家族中占有独特的地位,PROFIBUS是采用多层结构的总线(虽然不同于IEC标准),这种结构已经被过去的经验证明对于过程操作类型的工厂非常适用:由于PROFIBUS总线采用模块化设计,因此可以应用在工厂的所有区域和各种类型的任务,而且通讯协议仍然可以保持标准化。这是通过采用多种可选的通讯技术和专用的应用方案实现的。
这些特定PROFIBUS应用的组态包括下列内容:
■ 用于过程自动化任务的PROFIBUS PA总线,采用MBP-IS接口(Manchester编码,总线供电,本质安全)。相关的设备被称为PA设备。
■ 用于工厂自动化任务的PROFIBUS DP总线,采用RS485接口。相关的设备被称为DP设备。
■“HART on PROFIBUS”总体定义了通过远程I/O系统对HART设备进行的操作CONTROL ENGINEERING China版权所有,是HART设备同PROFIBUS主站之间进行通讯的接口。
对于电机以及安全应用与PROFIBUS之间的接口问题(这个工厂里没有包含此类应用),由于PROFIBUS总线本身所具有的多样性CONTROL ENGINEERING China版权所有,PROFIBUS是目前唯一能够满足过程类型工厂全部要求的现场总线。
各个厂区使用简单架构成为一体
工厂的所有厂区都具有统一的