图1 2008年9月，德国Clariant公司现代化改造后的颜料生产线再次投产。

通常人们认为现场总线只适用于新建的项目或装置，这种想法并不正确。现场总线系统还能帮助现有过程装置利用少量资金快速提高自动化程度，Clariant公司就是这一做法的成功典范。

2008年，Clariant德国公司对H?chst工业园中两条生产油漆、塑料和打印机用颜料的生产线进行了现代化的技术改造，希望擦除这两条生产线中上世纪80年代的“古老”痕迹，因为当时使用的可视化控制系统如今已经无法买到配件。在对如此古老的流程设备的维护保养过程中，其维修费用已经无法控制了，当然也要更换陈旧的流程设备控制系统。

在这样的情况下，按照惯例，Clariant公司颜料和添加剂的主管部门HPP与电气控制系统的生产厂家Schneider Electric公司进行了密切的合作。整套生产线的所有控制系统都采用了他们的产品。有着长年合作经验的合作伙伴果然没有令人失望，他们很快就与其澳大利亚的合作厂Citect公司完成了HMI/SCADA的集成方案。结合新换的控制系统，构成了一个完整的、满足所有颜料生产要求的控制系统，并且这是一个成本和运行费用更经济的解决方案。

选择Profibus PA

这一工程项目有三个可行的解决方案，一是保留现有检测点和没有检测点的点对点连接的现场总线控制现代化改造；二是远程I/O现场总线变型方案；三是Profibus PA现场总线技术方案。Clariant公司颜料和添加剂生产部门的EMR工程师Thomas Eichhorn先生说道：“我们很快就决定采用Profibus PA现场总线技术方案。因为我们在过去的几年中，在新设备的安装使用中，已经积累了不少有关这一现场总线技术的经验。”

另外，他和Namur协会2.6工作组的负责人Michael Pelz先生保持着密切的联系。他在H?chst工业园已经完成了一个类似的设备改造项目，包括使用手持式故障诊断分析仪。

Eichhorn先生说：“我们清楚的知道改造后的流程生产设备应该是什么样的，怎样才能保证其功能，因为我们在上述新设备的生产制造过程中与Pepperl+Fuchs公司进行了密切的合作，考虑了许多保障现场总线安全可靠的方案。”

为了保险起见，BIS流程工艺技术公司的检测实验室还对所有类型现场总线仪器设备在控制状态下的通信性能进行了检测。除个别参数赋值的小问题外，其他一切可以说是完美无缺。

这一项目的最大优点在于输入输出层的仪器设备可以保持现有状态不变。Eichhorn先生说：“只有在我们需要改动的地方，在那些采用了新的检测技术或者元器件的地方，我们都把它升级到Profibus PA系统之中。”经相应的扩展卡连接，这些总线系统元器件即可实现相互之间的通信。为了能够形成与输入输出层的直接通信，工程师们只需借助新的智能化控制系统的帮助就可以完成，这意味着具体落实到各个检测点的现代化改造费用等于零。“各检测点元器件的地址变化很小，我们无需重新安装、重新布线，可以直接利用现有的硬件设备。这有点像纯粹的电气工作室中的工作，非常节省费用。”Eichhorn先生说道。

图2 “采用Profibus PA现场总线技术而没有故障诊断功能是没有意义的。”
——Thomas Eichhorn先生，Clariant公司

从数字方面考虑，付出的费用不大。在整个现代化改造和性能扩展方面，Clariant公司对6000个检测点中的224个进行了现代化改造，其中的145个保持原来的点对点通信连接。新的自动化系统共有75个节点，71个Profibus PA检测点和4个远程I/O检测点，两条生产线共用一个中央控制器。那里原来使用的远程I/O现场总线系统简化了整个技术改造工作。

在各个Profibus PA系统的检测点上，使用的主要是Samson公司研发生产的仪器设备，Pfeiffer公司的管道开关控制阀，ABB公司的电磁流量计，Krohne公司的科里奥利质量流量计，Vega公司的压力变送器和Endress＋Hauser公司的温度变送器。

使用多功能质量检测传感器，即除了完成流量检测外还能完成密度检测的传感器能够节约价格昂贵的实验室检测，赢得时间，实现流程工艺生产的实时调整和优化。

所有使用的现场总线仪器设备都具有符合NE 107(自我监控和诊断功能的现场总线仪器设备)标准的诊断功能，经映射芯片实现自我监控和故障的自我诊断。这一技术的楷模是Michael Pelz先生首次在一套流程设备中实际配备了标准化的故障诊断设备，他说，“当然，目前这需要耗费一定的时间。虽然它不会带来更多的财富，但它使维护保养人员从中受益，使流程设备的操作者更加相信流程设备的可靠性。”

投资少，收益高

尽管Clariant公司只对少数的检测点进行了改造，但他们不可能把整个具有时代特色的技术一次性全部清除。技术改造后的流程设备重新投入生产使用。自那以后，这些设备没有出现任何问题。而原来则不断地出现这样或者那样的毛病，因为在传统的流程设备安装时使用了多种生产辅具，也就是说有多种多样的故障源。Eichhorn先生说：“如果我在这一检测点需要一个检测数据变送器时，也就是在控制系统中增加了一个故障源。而假如我用一套现场总线系统来代替这一个个的变送器，给我带来的则是巨大的好处。”

在流程设备的使用寿命方面，Profibus PA现场总线系统也能带来很多的好处。“一个Profibus PA项目能够大大地简化项目的设计工作量，不需要考虑电缆束的问题，能够省略很高的点对点连接的设计规划费用，只需支付很少的元器件费用并把这些元器件正确的安装即可，无需保留备用件。”Eichhorn先生说。

另一大好处是占用空间少。71个采用不同电缆束的常规检测点意味着还需要使用一些分配器。而这些分配器可在数字化通信中由开关控制柜中的隔离层与现场连接起来。因此，在开关控制柜有限的空间里，这种现场总线技术又能为用户节约不少的空间，使得电气柜的布置更加方便。

按照这种方式使用现场总线技术时的投资费用如何呢？“我不能明确地说出一个数字，但有一点是可以肯定的，与点对点连接装配相比较，费用明显降低了。我们必须连接的元器件数量减少了，只要够用就行。必须铺设的电缆数量减少了，铺设的距离也缩短了。”Eichhorn先生说道。而且Profibus PA现场总线技术也缩短了项目改造的实施时间。Clariant公司能够按照计划在14天时间内完成整个生产线的现代化技术改造。另外，现场总线使得检测点的调试速度也明显加快。