發布日期：2022-04-27 點擊率：106
巴斯夫公司在路德維希港市新建的香精、香料生產線是世界上最大的采用Profibus PA總線系統的生產線。該系統帶有1000個Profibus PA室外檢測點，可以在易燃易爆的危險領域對化工流程設備進行自動化檢測；整套系統建立在工作可靠的Profibus DP和PA通信技術協議基礎之上。該系統還可以進行功能擴展：巴斯夫公司在決定采用Profibus PA總線系統時就同時定購了資產管理系統。現在，室內的安裝布線工作已經完成，最晚到2006年1月就可以開始整體流程設備的啟動試車，進行總體性能的最后驗收。
不久，在路德維希港市將會出現利用檸檬、鈴蘭花、玫瑰和薰衣草混合而成的獨特香質。巴斯夫公司新建的香精、香料生產線有四條支線構成（圖中所示的是去年建成的檸檬香生產支線），共設置了1000個監控點。這些監控點均設置在流程設備易燃易爆危險的區域中，采用的是符合數字通信協議的Profibus PA和DP現場總線系統。Lang & Peitler公司的工程師對整個生產線的Fieldbus現場總線外設以及與整個流程設備總控制系統的兼容性進行測試。
Lang & Peitler自動化技術公司的項目負責人Joachim Baumeister先生自豪地說：“對我們來講，巴斯夫公司的O 810生產線只是非常普通的項目。” 這并非夸大其詞，路德維希港市巴斯夫公司的設計師Gerd Niedermayer先生證實了Baumeister先生的說法：“通過與巴斯夫公司共同設計的方案，我們得到了目前最可靠的自動化控制方案。利用Profibus現場總線技術可以保證流程設備的所有流程都得到有效的控制。”
愿望變成現實
事實證明確實如此：利用Profibus PA總線系統， Aventis德國公司成功生產出新一代酮類酯類抗生素Ketek（替利霉素）；科萊恩公司（Clariant）生產出Rubin紅寶石。新型的自動化控制技術通過了嚴格的測試檢驗。
從80年代起，路德維希港的巴斯夫公司就開始采用先進的現場總線控制技術了。當時使用的是Fieldbus。Niedermayer先生在回憶當時的情況時說道：“開始的小型Profibus PA試驗項目雖然獲得了成功，但是費用太高。幸運的是：這一試驗項目一直繼續下去，最終形成了現在的大功率現場總線元器件、以Fieldbus現場總線為基礎的傳感器-反應器構成的、經濟高效的Profibus PA現場總線系統。”
巴斯夫公司在這套新型香精、香料生產線中采用Profibus PA現場總線系統的目的是：以最少的投資獲得最好的自動化控制系統，并且可以根據需要隨時進行擴充。“許多現代化的流程設備結構設計是非對稱的，它們當中至少有三分之一需要采用Fieldbus現場總線控制方式、遠程輸入/輸出控制方式和傳統的自動化控制技術進行自動化流程的生產控制。而這種自動化控制方案并不節省投資費用；另外，從長遠來看：在維護保養、電器維修和自動化控制資料的匯編方面也存在大量的困難。”Niedermayer先生說道。而標準化的Profibus現場總線系統的優點是不言而喻的：Profibus現場總線系統從物流入口開始，在流程工業生產的各個環節，直到成品出廠都可以使用；在維護保養中節省資金和費用；有著很好的資料自動匯總能力。“我們對Profibus現場總線系統有著很高的期望，尤其是在故障診斷和資源管理方面。這一項目也是我們采用先進技術的一個樣板項目。”巴斯夫公司的專家說道。在O 810香精、香料生產線及四條子線中共有1000個室外Profibus PA現場檢測點，其中很多是在有易燃易爆危險的場合中工作的。不久，還將有一個用于混和檸檬、鈴蘭花、玫瑰花和薰衣草的混和器安裝到位，屆時路德維希港市將有自己獨特的香味特質。早在兩年之前，巴斯夫就決定建造采用Profibus現場總線系統的香精、香料生產線了。2003年10月， Lang & Peitler自動化技術公司就作為巴斯夫香精、香料生產線自動化技術控制的主要設計單位加入了設計課題組，負責整個生產線的自動化控制系統的設計，并進行所有系統部件和Fieldbus儀器的集成性能測試。同時，巴斯夫公司還期望Lang & Peitler能提供系統性能保障和可再生利用的方案。以保障巴斯夫公司的系統部件有很好的兼容性，Fieldbus現場總線元器件的使用壽命為十五年。“使用該系統還可節約大量資金，包括軟件升級，硬件更新，維護保養和設備停機時間的費用，這也給用戶帶來了很大的驚喜。”Baumeister先生說道。
成功的解決方案
開始時，巴斯夫公司的專家們對DTM設備類型管理器直接集成到總控制系統中是否存在軟件升級的問題還抱有疑問。Niedermayer先生說：“就我的觀點來看，DTM設備類型管理器集成到總系統后軟件升級是必不可少的。”其理由是：在總控制系統中對各個現場總線外設進行參數賦值時，必須對各個DTM設備類型管理器進行單獨的、費用很高的測試，必須有系統專用的測試工具軟件。而在采用了與設備類型無關的設備管理系統之后，就不會有任何問題了。
巴斯夫公司決定采用Endress+Hauser公司研發生產的Fieldcare設置工具軟件和W@m設備管理系統，這是一個非常明智的選擇。不僅能夠很快地收回這一標準的解決方案的全部投資，而且還可以將流程設備的故障風險限制在最小的范圍內。Baumeister先生說：“利用我們的知識和經驗，在Endress+Hauser公司技術的支持下，我們可以保證巴斯夫公司香精、香料生產線所有功能的可靠性，尤其是那些DTM設備類型管理器。”在對生產線的現場總線外部檢測設備進行參數賦值時，允許不中斷流程生產的過程，并且不必事先開啟PLS控制器。在完成外設參數賦值后，檢測設備即自動連接到現場總線系統中，流程設備的操作者可以控制該檢測儀器的所有功能；在生產現場，這些總線外設以及Fieldbus現場總線可以在沒有PLS控制器的情況下啟動。這在系統安裝和擴展的工作中可以節省大量資金和時間。
在決定采用可以單獨賦值的現場總線外設后，整個工程進展順利。在系統安裝調試過程中，Profibus PA技術充分展示了它強大的性能，告訴人們它能完成什么任務。同時也說明：Profibus PA現場總線系統可以滿足用戶的各種需求。“由于這是巴斯夫公司最大的一個現場總線系統工程，所以在驗收報告中對所有Fieldbus現場總線外設兼容性測試情況作了詳細、清楚的記錄。”Niedermayer先生說道。
對“心臟和神經”的檢測
在應用測試時，Lang & Peitler公司與他的合作伙伴一起對各個總線外設與總系統的兼容性、參數設置軟件工具進行了檢測，并對DTM設備類型管理器等每一個細節都進行了徹底的檢驗，結果相當令人滿意。整個現場總線系統有90家生產廠、20多種不同的外設類型。測試時使用的導線長度非常準確，跟這些外設在流程設備安裝時使用的一樣。“由于進行了這樣的應用性能測試，外設、總線系統的動態性能和工作性能有了絕對的保障，可以保證在流程設備使用現場得到與應用測試完全相同的結果。”Baumeister先生說道。這種應用測試過程，也贏得了巴斯夫公司對自動化控制技術的信任，使他們的遠程輸入/輸出備用方案從辦公桌的抽屜中消失。
另外，在通信測試中，還對每一個外設的參數設置情況進行了查詢，了解了哪些參數在預防性流程設備的維護保養中可以使用。Niedermayer先生說：“我們需要的不是1000個監測儀器向我們報告那些無用的數據。我們需要的是某一個檢測儀器告訴我們：一周后我就不能工作了。雖然我們目前距這一目標還有很長的路要走，但是在采用了Namur公司的最新故障診斷方案之后，我們又向這一目標邁近了一步。”在這套香精、香料生產線中，巴斯夫公司已經開始采用最新的故障診斷方案對1000個檢測點中的17個利用資源管理工具和監視器進行監控了。之所以采用逐步展開的方法，主要是先進行試驗，看看是否可以利用這種方法找出流程設備工作中的最重要的監控點，這種監控診斷技術是否值得推廣。在總結經驗的基礎上，巴斯夫公司還打算增加資源管理器控制監測點的數量。“我們的重點放在預防性的監控檢測中。”Niedermayer先生解釋道。
新型節儉控制技術
在這項工程中，巴斯夫公司放棄了傳統的檢測和調節元器件記錄報告方式。在全新的自動化控制方案中，僅在需要安全保障的部位監控點編輯檢測報告；其他普通監控點僅提供電子表格格式的檢測報告。這樣大大節省了費用支出。“這種投資計劃較少的設計方案雖然在項目建設中給我們帶來了許多不便，但是在流程設備生產運行過程中卻為我們帶來相當大的利潤。在流程設備的啟動試車和調試過程中也為公司節省了不少資金。準確的投資節省力度將會在稍后的資金核算中得知。”Niedermayer先生說道。
2005年7月，Lang & Peitler公司對流程設備在總控制系統控制下的性能進行試車驗收。整套設備的第一部分最晚將于2006年初投產，無論工期如何緊迫，有一點是肯定不變的：新型香精、香料生產線在投產時配備的必定是Profibus PA現場總線系統。“我感到非常吃驚：所有功能都順利地通過了測試，而且系統的操作如此簡單，即插即用就是Profibus PA現場總線。”Baumeister先生說道。
P50 現場總線系統簡介
巴斯夫公司采用了獲得認證機構許可的安全防護技術。在香精、香料生產線易燃易爆危險區域共設置了1000個監控點，對安全因素變動情況進行監控，并將所有的監控數據直接發送到總控制系統中。在監控室中，Remote I/O遠程輸入輸出控制系統對大約20個監控點進行重點監控。這些監控點與其他所有監控信號進行了連接。Profibus DP現場總線系統通過耦合器與Profibus PA進行聯系。四個Power link動力驅動器為1900m長的Profibus PA系統提供能源。其中一段連接了四個Fieldbus現場總線的控制器，負責Ex/Exw安全防護的系統隔離。每一個Fieldbus控制器可以連接四個分控制器。在Fieldbus現場總線系統中饋送和獲取數據的速度非常之快，每一讀、寫數據的時間大約為32～280us。在對電動機進行控制時，可在600 us的時間內使電動機啟動起來。開始時，自動化控制系統的主要部件計劃采用：ABB公司的Operate IT功率系統，Pepperl+Fuchs公司的元器件耦合裝置、現場總線控制器，Endress+Hauser公司生產的傳感元器件，后來又補充了Krohne公司的產品和Samson公司的調節元器件。Lang & Peitler公司所用的低壓電器是西門子公司的產品，故障率極低的SPS可編程控制器是Hima公司生產的產品，僅有的一套Remote I/O遠程輸入輸出控制系統是Ceag公司的產品。
原載PROCESS《流程工業》雜志（www.process-chinese.com）
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