趙弘遠(yuǎn)

摘要：同一品牌的集散控制系統(tǒng)（DCS）在兩個工廠之間進(jìn)行互相通訊，需要從儀表設(shè)計、信號分配、軟件授權(quán)管理、系統(tǒng)組態(tài)等多方面提前規(guī)劃，并針對測試過程中會出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)評估。本文以某DCS為例，簡要介紹了兩個工廠的DCS通過RS485協(xié)議進(jìn)行雙向通訊的應(yīng)用實例。

關(guān)鍵詞：DCS;RS485;雙向通訊

1.背景

在目前新型的獨立的煉化一體化工廠中，煉油裝置與化工裝置之間相互進(jìn)行物料輸送的數(shù)據(jù)，一般僅作為物料平衡和生產(chǎn)管理使用，數(shù)據(jù)上以一側(cè)為準(zhǔn)，最終會上傳到同一個數(shù)據(jù)庫平臺或生產(chǎn)管理系統(tǒng)，原則上不需要相互確認(rèn)和驗證。但針對兩個工廠作為兩個獨立主體，那么相互間輸送物料就是屬于貿(mào)易交接，實時的數(shù)據(jù)傳輸對于物料的收發(fā)雙方都會直接或間接影響一方自身的生產(chǎn)管理，而貿(mào)易計量級的儀表也需要將累積量等數(shù)據(jù)通過類似RS485的通訊方式直接上傳到DCS系統(tǒng)，用于上傳周期性的貿(mào)易計量數(shù)據(jù)。同時，買方還需要設(shè)置復(fù)核計量儀表進(jìn)行比對。

2.難點

RS485在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)里常用于DCS與PLC、SIS等其他子系統(tǒng)之間的通訊，DCS作為數(shù)據(jù)獲取方，一般設(shè)置為主站，獲取子系統(tǒng)從站的數(shù)據(jù)，以提醒操作員子系統(tǒng)的狀態(tài)。在這種情況下，最終數(shù)據(jù)一般為單向需求。但如果恰好兩個工廠的數(shù)據(jù)載體都是DCS，而雙方都有物料供給對方，那么雙方都需要同時具備主站接收數(shù)據(jù)，和從站發(fā)送數(shù)據(jù)的能力。由于RS485通訊卡在半雙工模式下接收和發(fā)送數(shù)據(jù)只能交替進(jìn)行，在此過程中主站與從站的實時數(shù)據(jù)會產(chǎn)生延遲，在數(shù)據(jù)量大的情況下，這種延遲可能會加劇，甚至產(chǎn)生偏差和報警。

3.技術(shù)方案

（1）軟硬件配置。

由于DCS一般不作為從站，所以如果需要其作為從站發(fā)送數(shù)據(jù)，必須采購單獨的從站軟件授權(quán)，并且配備獨立的modbus通訊卡。但雙向通訊可以同時配置在同一個控制器上，主站和從站的屬性僅針對單塊或單對通訊卡。為了避免這種風(fēng)險，分別配置主從卡件相對更可靠。

在雙方作為從站的控制器上推送軟件授權(quán)許可，在同一個控制器的通訊地址表中，將主從通訊卡分開排布，預(yù)留足夠的余量，以便后期管理變更的需要。配置軟件后，通訊表即可同時配置輸入（來自從站）和輸出（送至主站）兩種信號傳送方向。

（2）數(shù)據(jù)需求。

由于雙方需要交換的數(shù)據(jù)可能來自各自工廠不同的裝置，那么首先需要將這些數(shù)據(jù)全部傳送到一個控制站內(nèi)，然后將這些數(shù)據(jù)匯總到一個通訊地址表;同理，數(shù)據(jù)接收方也可能需要將收到的數(shù)據(jù)傳給其工廠內(nèi)不同的裝置進(jìn)行監(jiān)控管理。這其中需要注意兩點：

首先是位號可能重復(fù)。例如現(xiàn)場儀表輸入的位號是FT，DCS指示的是FI，那么送給對方的位號既不能直接用FT，也不能用FI。本例采取的辦法是在傳送到通訊控制站上，用于與買方通訊的位號的最后加上一個不常用的字母加以區(qū)分，例如化工裝置送給煉油裝置位號的后綴為R。如果需要傳送的數(shù)據(jù)原本就在這個控制站上，則不存在位號重復(fù)問題，原則上可不加后綴，節(jié)約系統(tǒng)資源。但為了管理方便，以及分配地址方便，一般這類信號也加上了后綴。

其次是量程精度和單位。由于DCS的量程范圍有限，因此在選擇累積量和瞬時量的單位時必須要經(jīng)過認(rèn)真反復(fù)的推敲核對和修訂，：既要考慮小流量時的精度不能太低，要滿足計量需求;，同時又要考慮大流量時，累積量滿量程之后的清零周期不能接近結(jié)算周期（一般都要求清零周期至少在半年以上）。比如即使上個周期的累積量偏差會在下個周期補回來，但由于產(chǎn)品價格存在波動，這種偏差最終會導(dǎo)致本該按高價格結(jié)算的量卻按照低價格結(jié)算，反之亦然。因此量程精度帶來的偏差要盡可能小。

（3）線路敷設(shè)。

由于RS485電纜長度有限，雙方系統(tǒng)一般都在兩個距離很遠(yuǎn)的至少需要其中一方設(shè)置一臺自己的DCS的遠(yuǎn)程機(jī)柜在對方的機(jī)柜間內(nèi)。在柜內(nèi)配置兩組通訊卡，一組作為主站屬性，用于接收數(shù)據(jù)，另一組作為從站屬性發(fā)送數(shù)據(jù)。然后遠(yuǎn)程機(jī)柜通過光纖將數(shù)據(jù)送到控制器，實現(xiàn)相互數(shù)據(jù)傳送。

4.實施效果

該項目實施后，雙方工廠的計量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，同時結(jié)合各廠自身的物料平衡，能夠從多方面確認(rèn)雙向通訊實現(xiàn)的計量數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。由于雙方DCS都具備GPS時鐘同步功能，雙方的計量時間點偏差很小，并且通過其他技術(shù)手段降低延遲和精度的偏差，可靠性大大超過人工抄表相互發(fā)送存在的偏差，同時降低人工成本和時間成本。買方如果認(rèn)為數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，還可以間接幫助提醒賣方進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。最終雙方的工廠的利益都能夠得到最合理的保障。