图1  丁二烯装置DCS系统配置原理图。

本文简要介绍了扬子石化丁二烯装置的工艺特点和DCS系统的配置，着重阐述了WebField ECS-100系统与几种第三方设备的互连方案和实现情况。

扬子石化是国内丁二烯生产的重要基地，其新建成的10万吨/年丁二烯装置，采用了浙江中控技术股份有限公司的WebField ECS-100控制系统，系统采用不同的协议实现了与ESD、机组控制PLC、图尔克温度采集器这些第三方设备的互连，系统投运以来运行平稳可靠，取得了很好的应用效果。

工艺特点

扬子石化10万吨/年丁二烯装置，主要是采用二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂的萃取精馏工艺技术，从乙烯装置裂解C4原料中抽提出聚合级的丁二烯-1，3产品，并实现溶剂的循环再生。

由于工艺的需要，本装置中使用了多种第三方控制系统，这些第三方控制系统均要求引入中控室DCS系统中，以实现整个装置中过程数据的集中监控和共享。

通信方面，当前一个流行的趋势是不仅要求DCS能与这些第三方设备通信连接，而且对通信的安全性和可靠性提出了更高的要求。

丁二烯装置中需要通信互连的设备主要有下列几种：

丁二烯装置中多种物品易燃、易爆、有毒，为甲级防爆装置。如乙烯基乙炔浓度必须≤0.50kg/kg，不仅对控制系统安全性和稳定性要求较高，而且还设置了专用的紧急停车系统（ESD）系统。

装置中部分设备远离中控室，而设备中需要监测的温度点又相对集中，因此在设备附近采用了专用的温度采集器，采用与温度采集器通信的方式将温度点引入中控室DCS中也就成为了较好的选择。

丁二烯气体压缩机是丁二烯装置最重要的传动设备，本装置螺杆压缩机采用了英国HOWDEN 公司产品，对此设备的控制和保护有特殊要求，采用了专用PLC来控制。

系统配置

丁二烯装置的WebField ECS-100控制系统，共有I/O 800余点，由3个控制站、4个操作站、1个工程师站、1个AMS站、1个OPC站、两个冗余通信站和一套SCnet Ⅱ过程控制网络组成，全部位于主控制室内。

系统通过HART协议卡件，在智能设备管理站（AMS）上实现了对现场智能变送器和阀门定位器的统一调校和管理。

系统通过OPC服务器使得WebField ECS-100系统与生产调度管理中心直接进行数据传送，达到了实时监控与信息管理的无缝连接。

系统通过多协议网关卡（FW248和FW239-DP），实现了与多个第三方设备的冗余互连通信。

整个项目的系统配置原理如图1所示。

与第三方设备的互连

丁二烯装置中设置了丁二烯气体压缩机、远程温度采集器、安全仪表系统（或称ESD）等多个重要智能设备，为了便于操作与管理，要求在DCS操作站上统一对这些设备进行监控。

ECS-100系统具有良好的集成能力和开放性，提供了多种智能设备接口卡。通常使用中不需要编程，均以图形化模块方式供用户直接调用，仅需要将通信的波特率、奇偶校验、停止位、数据类型、起始地址、数据数量等参数填入即可，使用简易方便，可维护性好。

与压缩机和ESD系统的通信

多串口多协议网关卡（FW248卡），是DCS系统与其它智能设备互连的网关设备，作为控制系统中SCnet Ⅱ网络节点之一，在SCnet Ⅱ中处于与主控卡同等的地位，并通过SCnet Ⅱ网络实现数据在DCS系统中的共享。

图2  FW248网络图。

FW248支持Modbus RTU的主机模式或从机模式，同时，还支持HostLink协议以及非标准的用户自定义通信协议，当使用自定义通信协议时可通过ST语言来编程实现。FW248的每个串口可运行一种通信协议，六路串口可以运行不同或相同的协议。端口可自由选择设置为RS-485或RS-232，并且可以两两设置端口是否为冗余，通信波特率支持1200~19200bps。

FW248在整个DCS系统中的作用如图2所示。

丁二烯装置ECS-100系统中，通过 FW248接口卡使用MODBUS  RTU协议实现与智能设备（英国HOWDEN 压缩机和 TRICON  ESD）通信，串口为RS-485。具体设置如下：

与ESD通信。鉴于装置的工艺特点和安全要求，装置单独设置了ESD系统，本装置ESD系统采用康吉森公司的TRIDENT系统，用来完成装置中重要参数的联锁控制和关键设备（机组）的控制与保护，DCS系统作为主站，与ESD通信距离为80m，DCS接收ESD的开关量数据31个，通信参数设置如下：

通信波特率：9600bps；

数据长度：8；

停止位：1；  
   
校验形式：无校验 ；

端口冗余（COM0和COM1）。

与压缩机通信：HOWDEN 压缩机采用了AB的PLC作为控制系统，实施中DCS系统作为主站，与压缩机通信距离为80m，DCS接收121个模拟量，208个开关量，通信参数设置如下：

通信波特率：9600bps；

数据长度：8 ；

停止位：1；

校验形式：无校验；

端口冗余（COM2和COM3）。

PROFIBUS-DP主站接口卡

PROFIBUS-DP 主站接口卡是ECS-100系统的SCnet Ⅱ网络节点之一（在SCnet Ⅱ中FW239-DP 处于与主控制卡同等的地位），作为SUPCON DCS 与PROFIBUS-DP 的接口，在PROFIBUS-DP 中以主站形式存在，并且能够实现无扰动冗余配置。它解决了系统与其他厂家测控系统和智能设备的互联问题，用于将标准PROFIBUS-DP 从站设备连入ECS-100系统，利用链接器和耦合器还可以接入PROFIBUS-PA 设备。

图3  FW239-DP主站接口连接示意图。

在ECS-100系统中，FW239-DP 的数量不大于15 个，每块主站接口卡可以带最多31 个DP 从站。通过SCnetⅡ站间通信协议，其他厂家测控系统和智能设备的过程参数可成功地与系统内控制站、操作站节点等进行信息双向通信，使第三方设备成为SUPCON DCS 的一部分（子系统），连接示意图如图3所示。

丁二烯装置ECS-100系统使用了冗余FW239-DP主站接口卡与TRUCK 远程I/O温度采集机笼的通信卡通信。4个远程机笼之间采用总线型连接，其通信距离为500余米，波特率设置为9600KB/S。PROFIBUS-DP从站的通信数据量为80个模拟量、192个开关量。

应用情况

2008年4月扬子石化丁二烯装置一次开车成功，这是国产DCS系统首次在扬子石化主装置使用。本系统自投运以来，运行良好，控制功能完全满足工艺的要求。除装置实现良好的控制外，值得一提的是，系统与TRICON ESD系统、压缩机控制PLC系统、TRUCK温度采集器等第三方设备的冗余通信一直稳定可靠运行，满足了装置对第三方设备可靠通信的要求。