用戶報告：Ff現(xiàn)場總線技術(shù)在有色金屬行業(yè)的應(yīng)用owe

FF基金會現(xiàn)場總線技術(shù)

在有色金屬行業(yè)中的應(yīng)用蔡幼忠中國恩菲工程技術(shù)有限公司教授級高級工程師自控室主任主要內(nèi)容中國恩菲簡介FF在株冶WSA法制酸裝置上的應(yīng)用FF在曲靖鉛鋅冶煉裝置上的應(yīng)用FF總線設(shè)計經(jīng)驗結(jié)束語第一部分：恩菲簡介中國恩菲工程技術(shù)有限公司是由中國有色工程設(shè)計研究總院發(fā)起設(shè)立的、中國冶金科工集團公司控股的國際化工程公司。五十多年來，中國恩菲伴隨著共和國有色金屬工業(yè)的成長而成長，伴隨著共和國工程咨詢設(shè)計業(yè)的進步而進步！恩菲工程得以在有色業(yè)界有著良好的影響，在工程設(shè)計咨詢業(yè)界享有良好的口碑。中國恩菲業(yè)務(wù)范圍礦山工程-金川礦山冶金工程-曲靖鉛鋅、云南銅業(yè)、贊比亞謙比西銅礦等環(huán)保工程-浙江富陽污水處理新材料領(lǐng)域-中硅多晶硅項目第二部分：FF在株冶WSA法制酸裝置上的應(yīng)用株洲冶煉集團股份有限公司，始建于1959年，目前仍然是國內(nèi)最大的鉛鋅廠。鉛鋅年總產(chǎn)量30萬噸，該廠各項指標(biāo)和經(jīng)濟效益在國內(nèi)領(lǐng)先，特別是稀有金屬的綜合利用以及鎘、鉍等金屬的回收水平較高。公司下轄包括湖南株冶火炬金屬股份有限公司、湖南株冶有色金屬有限責(zé)任公司在內(nèi)的八個控股公司，兩個全資子公司，四個事業(yè)部，一個國家級技術(shù)中心，一個進出口公司。WSA制酸簡介冶煉二氧化硫煙氣制酸工藝流程一般包括凈化、轉(zhuǎn)化、干吸三個過程。凈化工段是對冶煉煙氣進行凈化處理，采用干法或濕法去除煙氣中大部分雜質(zhì)。轉(zhuǎn)化工段為煙氣由二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的過程。干吸工段對煙氣進行干燥和吸收制成成品酸。WSA制酸工藝是丹麥TOPSOE公司開發(fā)的一種新型的濕煙氣制酸工藝。是不必對煙氣進行干燥而產(chǎn)生濃硫酸的催化工藝。株洲冶煉廠鉛系統(tǒng)改造WSA制酸為引進丹麥TOPSOE公司制酸流程，是國內(nèi)有色行業(yè)第一套引進WSA工藝。WSA制酸工藝裝置WSA制酸工藝簡介株冶采用丹麥托普索WSA（濕式氣體硫酸）技術(shù)和美國孟山都動力波除塵技術(shù)。該技術(shù)對低濃度SO2進行回收處理，并生產(chǎn)出濃度達96%以上的高質(zhì)量硫酸，尾氣中的SO2和酸霧排放指標(biāo)大大優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。整個煙氣制酸工藝由沸騰爐、鉛燒結(jié)、動力波和WSA制酸系統(tǒng)組成。WSA制酸工藝流程圖選型考慮-FF與ProfibusPA對比

技術(shù)特性ProfibusPAFF物理層IEC1158-2IEC1158-2通訊速率31.25Kb/s31.25Kb/s總線供電可以可以利用現(xiàn)有電纜可以可以本安防爆可以可以鏈路層令牌專門設(shè)計點對點通訊可以可以網(wǎng)絡(luò)時間同步不可可以周期性數(shù)據(jù)主站呼叫定時發(fā)送應(yīng)用層延伸到DP延伸到FMS功能塊有限用戶任意開發(fā)功能塊標(biāo)準(zhǔn)化無有DD功能無有系統(tǒng)管理無有選型考慮慮-FF與ProfibusPA對比（續(xù)續(xù)）

技術(shù)特性ProfibusFF工位號檢索無有網(wǎng)絡(luò)地址指定無有防止地址重復(fù)無有功能塊定時執(zhí)行無有儀表狀態(tài)信息無有控制功能分散到現(xiàn)場無有節(jié)約起動成本可以可以設(shè)備認(rèn)證有有自診斷和維護設(shè)備有限有現(xiàn)場設(shè)備遠方組態(tài)有限有現(xiàn)場設(shè)備遠方校驗無有用戶選擇設(shè)備的自由度有限有多臺上位機影響掃描周期不影響支持總線的儀表較少較多WSA制酸-現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)設(shè)計計由于FF（基金會會現(xiàn)場總總線）針針對于流流程行業(yè)業(yè)，在時間同步步、PID控制算法法現(xiàn)場運運行等方方面較ProfibusPA表現(xiàn)突出出，在設(shè)設(shè)計中現(xiàn)現(xiàn)場控制制層采用用FF（H1）總線。。FF差壓變送送器選用用Rosemount公司的3051系列壓力力變送器器。溫度度變送器器采用3244系列溫度度變送器器。FF控制閥選選用配套套費希爾爾DVC5000系列數(shù)字字式閥門門控制器器。流量等參參數(shù)選用用有E+H公司的Pormag53p電磁流量量計。WSA制酸-控制系統(tǒng)統(tǒng)具體配配置主控系統(tǒng)統(tǒng)DeltaV智能設(shè)備備管理軟軟件AMS上位機4臺ProPlus站1臺工程師站站1臺操作員站站2臺1對冗余MDPlus控制器I/O總數(shù):263冗余通訊訊網(wǎng)絡(luò)，，冗余FF電源模塊塊。IO點類型數(shù)量FF-AI57FF-AO17HART-AI32HART-AO7DI10Modbus154WSA制酸-FF總線控制制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計WSA現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)由中中方設(shè)計計，它是是我院第第一個FCS設(shè)計項目目?，F(xiàn)場場總線FF的區(qū)域圖圖全部由由中方在在詳細(xì)設(shè)設(shè)計完成成。WSA制酸控制制包括有有單回路路P&ID調(diào)節(jié)，比比值調(diào)節(jié)節(jié)回路及及串級調(diào)調(diào)節(jié)回路路等?？乜刂苹芈仿份^多，，也相對對較復(fù)雜雜。FCS的通訊協(xié)協(xié)議也較較多，包包括了現(xiàn)現(xiàn)場總線線儀表、、PLC、變頻器器及光纖纖TCP/IP局域網(wǎng)等等,其協(xié)議種種類有FF、Profibus-DP、Modbus等，技術(shù)術(shù)含量高高。根據(jù)技術(shù)術(shù)協(xié)議和和工程項項目合同同，我院院承擔(dān)FF控制系統(tǒng)統(tǒng)的編程程調(diào)試任任務(wù)。我我院專業(yè)業(yè)工程人人員經(jīng)過過培訓(xùn)，，負(fù)責(zé)全全部文件件準(zhǔn)備、、編程、、現(xiàn)場調(diào)調(diào)試。WSA制酸的FCS于2002年1月順利投投產(chǎn)，深深得用戶戶好評。。WSA制酸連鎖鎖關(guān)系圖圖云南馳宏宏鋅鍺股股份有限限公司成成立于2000年7月18日，是中中國百家家最大的的有色金金屬冶煉煉企業(yè)之之一。項目由6萬噸/年粗鉛引引進高新新技術(shù)環(huán)環(huán)保節(jié)能能技術(shù)改改造工程程、10萬噸/年電鉛易易地技術(shù)術(shù)改造工工程、深深部資源源綜合開開發(fā)利用用環(huán)保節(jié)節(jié)能技術(shù)術(shù)改造工工程三個個子項目目組成。。項目于2005年12月投產(chǎn)，，目前已已形成年年產(chǎn)電鉛鉛10萬噸、電電鋅10萬噸、硫硫酸26萬噸的生生產(chǎn)能力力，同時時回收鎘鎘、銅、、鉍等有有價金屬屬和余熱熱利用發(fā)發(fā)電。第三部分：：FF在曲曲靖鉛鋅鋅冶煉裝裝置上的的應(yīng)用曲靖有色色基地冶冶煉廠控控制系統(tǒng)統(tǒng)包括有有鉛冶煉煉DCS、PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)、鋅冶冶煉DCS、PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)、公用用及輔助助設(shè)施DCS、PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)等三大大部分組組成，共共有11套DCS和30多套PLC及變頻器器控制系系統(tǒng)組成成。在鉛冶煉煉部分，，包括有有ISA爐及余熱熱鍋爐控控制系統(tǒng)統(tǒng)；鼓風(fēng)風(fēng)爐、煙煙化爐控控制系統(tǒng)統(tǒng)；粉煤煤制備控控制系統(tǒng)統(tǒng)共5套DCS控制系統(tǒng)統(tǒng)。其中鉛冶煉部部分的ISA爐及余熱熱鍋爐控控制系統(tǒng)統(tǒng)采用FF現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)，由工程程師站，，操作站站，控制制器及I/O接口、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部分分、打印印機組成成。曲靖鉛鋅鋅冶煉裝裝置-總線控制制系統(tǒng)簡簡介ISA爐鉛冶煉煉系統(tǒng)曲靖鉛鋅鋅冶煉裝裝置-選擇FF現(xiàn)場總線線技術(shù)的的考慮ISA爐、余熱熱鍋爐監(jiān)監(jiān)控范圍圍包括有有與ISA爐熔煉控控制系統(tǒng)統(tǒng)的連接接、ISA爐余熱鍋鍋爐、收收塵系統(tǒng)統(tǒng)、鉛鼓鼓風(fēng)機房房、鉛循循環(huán)水等等流程。。工藝復(fù)復(fù)雜，控控制管理理水平要要求高。。與傳統(tǒng)的的控制方方案相比比，安裝裝現(xiàn)場總總線可以以減少硬硬件部件件，簡化化布線結(jié)結(jié)構(gòu)，減減少了I/O設(shè)設(shè)備和降降低了集集中控制制要求。。ISA冶煉裝置置現(xiàn)場高高溫且危危險。FF現(xiàn)場場總線設(shè)設(shè)備管理理技術(shù)允許許技術(shù)人人員遠程程維護現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備備，無需需到噪音音大、偏偏遠和危危險的現(xiàn)現(xiàn)場。數(shù)字式閥閥門控制制器能使使閥門行行程精確確與穩(wěn)定定地操作作。診斷斷維護功功能，做做到了預(yù)預(yù)防或減減少由閥閥門引起起的突發(fā)發(fā)性停車車事故。。綜合以上上因素考考慮，該該裝置選選用FF現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)。曲靖鉛鋅鋅冶煉裝裝置-控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計FCS采采用Emerson公司DeltaV系統(tǒng)統(tǒng)，現(xiàn)場場總線為為FF協(xié)協(xié)議，總總線接口口卡為H1卡，，包括有有15條條分支。帶有ProfibusDP通通訊卡卡?？紤]到現(xiàn)場運行行的高可靠性性，F(xiàn)CS系系統(tǒng)設(shè)計為為控制器器冗余余，通通訊網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)冗冗余，，F(xiàn)F電源模模塊冗冗余。。工程師師站軟軟件包包括組組態(tài)、、工程程、操操作和和通訊訊軟件件組，，允許許在組組態(tài)在在線檢檢查、、操作作之間間作切切換。。操作作員站站軟件件包括括操作作和通通訊軟軟件組組。Deltav系系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)置有有設(shè)備備管理理。軟軟件AMS支持持對基基金會會現(xiàn)場場總線線FF及Hart設(shè)設(shè)備的的組態(tài)態(tài)，修修改量量程和和遠程程診斷斷。自帶OPC及及PID回回路自自整定定軟件件。FF差壓變變送器器選用用Rosemount公司的的3051S系列壓壓力變變送器器。溫度變變送器器采用用3244單點溫溫變及及848T多點溫溫變。。FF控制閥閥選用用費希希爾DVC5000系列數(shù)數(shù)字式式閥門門控制制器。。曲靖鉛鉛鋅冶冶煉裝裝置控制系系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖FF總線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓拓補設(shè)設(shè)計圖圖第四部部分-FF總線設(shè)設(shè)計經(jīng)經(jīng)驗一一：儀儀表規(guī)規(guī)格表表的差差異通過項項目的的現(xiàn)場場總線線的設(shè)設(shè)計及及生產(chǎn)產(chǎn)實踐踐，我們認(rèn)認(rèn)為常規(guī)儀儀表工工程設(shè)設(shè)計的的主要要區(qū)別別如下下：（1）儀表表規(guī)格格表的的差異異儀表規(guī)規(guī)格表表要考考慮增增加的的選項項如下下：功能能塊要要求有哪哪些診診斷要要求實際際功能能塊的的功能能有無無LAS功能鏈路活活動調(diào)調(diào)節(jié)器器LAS是維持持一個個區(qū)域域上設(shè)設(shè)備到到控制制通信信，它它維護護著一一個傳傳輸時時間表表用于于周期期性傳傳輸設(shè)設(shè)備中中的數(shù)數(shù)據(jù)。。使用用H1現(xiàn)場總總線鏈鏈路上上只能能有一一個鏈鏈路主主設(shè)備備可以以執(zhí)行行LAS功能。。由于在在總線線設(shè)計計中，，將PID功能塊塊放到到現(xiàn)場場變送送器或或閥門門中，，所以以，必必須考考慮現(xiàn)現(xiàn)場總總線儀儀表的的實際際功能能塊位位置。。FF總線設(shè)設(shè)計經(jīng)經(jīng)驗二二：工工程圖圖中的的P&ID的變化化（2）工工程圖圖中的的P&ID的變化化由于部部分儀儀表（（如分分析儀儀等））還不不具備備有現(xiàn)現(xiàn)場總總線的的功能能，只只能通通過常常規(guī)4~20mADC模擬量量信號號接入入DCS，故在在P&ID中，最最好區(qū)區(qū)分現(xiàn)現(xiàn)場總總線與與常規(guī)規(guī)儀表表功能能，以以避免免混淆淆。如如下圖圖。FF總線設(shè)設(shè)計經(jīng)經(jīng)驗三三：用用區(qū)域域圖取取代儀儀表回回路圖圖（3）用用區(qū)域域圖取取代儀儀表回回路圖圖回路圖圖表示示每一一根線線纜和和現(xiàn)場場設(shè)備備的連連接，，這種種方式式用于于保證證點到到點接接線的的準(zhǔn)確確性。。采用智智能化化無極極性的的設(shè)備備及FF現(xiàn)場總總線，，這些些回路路圖不不再必必要，，用區(qū)區(qū)域圖圖可取取代。。在一個個H1卡的區(qū)區(qū)域圖圖上，，最多多可表表示32臺儀表表的連連接及及電纜纜長度度。一一個調(diào)調(diào)節(jié)回回路的的變送送器及及閥門門最好好位于于一個個支路路上。。另外外，傳傳統(tǒng)的的DCSI/O分配列列表，，將被被現(xiàn)場場總線線區(qū)域域分配配列表表所取取代。。區(qū)域域圖可可參見見株冶冶典型型的一一個支支路圖圖，如如右圖圖。第五部部分-結(jié)束語語：FF總線技技術(shù)優(yōu)優(yōu)勢（1））采采用現(xiàn)現(xiàn)場總總線設(shè)設(shè)計，，圖紙紙量減減少。。采用區(qū)區(qū)域圖圖取代代回路路圖，，使儀儀表圖圖數(shù)量量大大大減少少。并并且減減少了了端子子分布布及接接線圖圖，儀儀表外外部管管線連連接系系統(tǒng)圖圖等。。（2））節(jié)節(jié)省了了電纜纜及安安裝材材料。。采用H1總總線，，一個個H1卡可可最多多接32臺臺FF儀表表，大大大降降低了了電纜纜的數(shù)數(shù)量和和類型型，使使電纜纜保護護管和和電纜纜橋架架數(shù)量量減少少，同同時安安裝費費用減減少。。（3））減減少了了操作作和維維護費費用。?，F(xiàn)場儀儀表的的全數(shù)數(shù)字、、智能能化以以及AMS等設(shè)設(shè)備管管理軟軟件的的應(yīng)用用，大大大減減少了了儀表表標(biāo)定定，現(xiàn)現(xiàn)場巡巡查，，儀表表故障障診斷斷的時時間和和費用用，儀儀表標(biāo)標(biāo)定、、管理理文檔檔的建建立更更準(zhǔn)確確迅速速。（4））提提高了了工廠廠