PROFIBUS技术物有所值

　　位于WACKER Burghausen的反应堆再开发项目从PROFIBUS PA中受益。该项目所在的处理工程工厂已经运行了超过25年，它的测量和控制系统急待进行翻修。在这种情况下，如果还要保持总体系统的运行，新技术在空间上和功能上的集成一般都要考虑到一些特定的限制性条件。这对于用户和提供商来说是极具挑战性的。
　　现场总线技术，特别是PROFIBUS PA，在这方面会有很大帮助，德国WACKER Burghausen一个VAE聚合反应器的翻修就充分说明了这一点。
　　最初情况和决策
　　2000年，有关方面决定翻修聚合反应器及其测量和控制系统，自从1972年以来，该反应器一直在WACKER Specialties的Burghausen分部应用于批量生产。在后续规划阶段中考虑的一个重要因素是该工厂极为狭窄的环境。几个反应器安装在很小的空间内，呈并排层叠布局，一共四层。新的反应器及其新的现场测量和控制系统必须从空间和功能两个方面无缝集成到这个密集的格局里面，并且新的安装过程不能影响到其它反应器的运行。

图1:反应器及现场测量和控制系统

　　以现在的技术水平衡量，老旧的测量和控制系统在技术上有很大的差距。除了控制系统的选择以外，主要的问题在于：使用传统的4-20mA技术，还是先进的现场总线技术。
　　在决策过程中考虑到了以下几点：
　　1现场总线的技术特性（连线较少的简单拓扑结构、设备的互操作性、中心化的设备管理、最终测量数据的传输，等等）
　　2在采购、规划、组装和运行阶段的物质和时间方面的投资
　　3监控工厂内的空间和功能框架情况，包括意外情况
　　4查看其它反应器可预见的翻修，保持统一
　　5运行和维护的连续性（经验交流、人员接触）
　　6从该公司在1998年安装的现场总线系统中获取有利经验（PROFIBUS PA，安装于Cologne分部）
　　2001年春，对现场总线解决方案有利的明确决策逐渐形成。在细致分析可选方案之后，该公司明确地选择了带SIMATIC PCS7 Batch Flexible控制系统的PROFIBUS PA。
　　工厂简介
　　新工厂的PROFIBUS PA设计中约有80种来自不同提供商的现场设备，特点是其总线输入，具有本质安全性的接口，等等。设备的位置在Ex Zone 1，物理位置上分布于8个PA段，通过PA电缆连接到指定的DP/PA连接组件。诸如感应接触之类的附加设备通过使用“阀门箱”（这些是PA总线节点）的典型方法进行连接。
　　这些连接与作为主控的S7-400控制器一起，构成PROFIBUS DP上的节点。其它的DP线路从主控制器延伸到各种DP设备。
　　配备两个冗余服务器和连接到老车间网关的工厂总线（工业以太网）位于PROFIBUS DP上方。在更高处的是终端总线，配备有操作员控制站、工程系统和批处理服务器。
　　传统的布线只适用于一些简单的设备，如PA设计中非可用设备、以及安全电路（例如最大电压电路）等。
　　规划和文档
　　现场总线技术有其简单的拓扑结构，并且与传统技术相比，设备更少，信号通道更简单，极大地缩减了仪表使用方面的规划和文档工作量。
　　当使用PROFIBUS PA设备时，寥寥几行的简单列表就可以代替复杂的测量电路框图，或者每个设备仅使用一行说明即可（因为除了总线电缆以外，不存在其它的电缆连接）。其中的说明行文字包含了设备的DP地址、车间工段编号、安装点、站点编号以及当前的电流消耗等详细信息。

　　只有少数带辅助能源的设备和通过阀门箱的连接设备需要画出传统的测量电路框图。测量电路的文档数量以及制作的工作量都减少到了原来的三分之一。
　　由于大量选择了PROFIBUS产品，规划也变得更为容易，因为这样使得采用熟悉的、经过应用证明的设备型号成为可能，避免意外发生。
　　安装、应用和培训
　　安装和投产工作由用户和控制系统供应商联合执行。从功能条件上，PROFIBUS PA的优势不容忽视，特别是针对它在该厂内的狭窄空间条件下所起的作用而言。
　　1与以前相比，需要安装的设备更少，车间内的电缆连线和控制柜线路也大大减少。
　　2 安装工作按照惯例进行，没有遇到特殊困难。按照常规，径向传输线应尽可能短，设备和现场总线分配器应使用连接器而不是夹具接线。这样做的好处是能够可靠地防止在更换设备时发生短路。
　　3 设备安装之前在车间外完成全部配置。一旦安装完成（并投入运行），Simatic PDM运行工具就可以从中心控制台启动它们。这节省了大量时间。
　　4工厂员工可以在工作过程中熟练掌握新技术，无需进行特殊培训。
　　中心化访问的设备
　　现场总线技术的显著优势就是它允许以中心化的方式，从工程系统或某种单机工具访问现场设备及其“情报”，以执行工程或维护任务。因此，这也就意味着能够从中心控制台对

故障进行定位、通过分析数据准确找到问题的起因、并在必要的情况下采取可选的步骤更换设备。在难以接近设备的车间环境下，这是非常省时的一种手段。而且如果必要，可以直接从多功能设备里（而非PLS中）获取其中可用的附加数据。例如：来自压力传感器的温度数据，或来自质量流量计的密度数据。
　　为了以中心化的方式进行访问，操作工具需要某些现场设备属性的电子数据。在PROFIBUS解决方案里，这些数据可以在每个设备的GSD中找到。对于更为复杂的过程设备，这种数据还可以在附加EDD（电子设备描述）里找到。
　　在本文中，使用的操作工具是SIMATIC PDM。它通过DMF和EDD提供所有重要设备的功能访问，它为所有设备提供了统一化的用户界面。
　　经验和结论
　　所有对PROFIBUS PA优势的预期，特别是在极为有限的空间条件下对车间工段的翻新，都被得以完美实现。下述结果可以充分说明这一点：
　　1从规划阶段开始到投入运行，只用了短短12个月的时间，削减了停工时间
　　2电缆布线和控制箱的使用极大地减小了对车间空间的要求，使得在现有空间条件下的翻修成为可能
　　3 由于简便的安装过程、设备的中心化访问和较少的文档，节省了时间、提高了效率、减少了出错频率
　　4因为物理值被传送，测量范围无需设定，所以能很快地更换故障设备
　　5能够在没有软件干预并且无需其它特殊技能的条件下更换（只在本车间内使用的）直插式设备，这对于第三方人员来说无疑是一种很大的好处，比如在电话服务值班人员
　　6设备使用具有更好的统一性和更高的清晰度，有利于提高车间的易维护性和可用性
　　基于这些有利经验，WACKER工厂的其它反应器也将用PROFIBUS PA进行类似地翻修。可见，现场总线技术（特别是PROFIBUS PA）在翻修这些老厂方面的可量化优势，将可从这些重复性的项目中获得。