Freelance2000與Foxboro I/A的對(duì)比分析

王巧艷 王以平 韋春霞

(中國(guó)石油玉門油田分公司煉化總廠，甘肅 玉門 735200)

中國(guó)石油玉門油田分公司煉化總廠有裝置DCS系統(tǒng)18套，其中6套為Freelance2000，4套為Foxboro I/A，現(xiàn)將二者的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、組態(tài)軟件、控制器、數(shù)據(jù)備份及工作站選用等進(jìn)行對(duì)比分析。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Freelance2000的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榭偩€型，由系統(tǒng)總線Diginet S，現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus和Modbus兩層通信網(wǎng)絡(luò)組成。Diginet S采用10BaseT雙絞線電纜將Freelance2000的現(xiàn)場(chǎng)控制裝置、操作員站和工程師站連接成網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU間的數(shù)據(jù)交換與通信。

Foxboro I/A 8.8采用商務(wù)交換機(jī)組成Mesh網(wǎng)，極大地提高了通信的抗電磁干擾能力，支持基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的雙全工運(yùn)行的快速Ethernet(100Mbit/s)和千兆Ethernet(1Gbit/s)，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信提供智能數(shù)據(jù)路由選擇。該廠新建的焦化裝置和汽油加氫裝置機(jī)柜分布集中，DCS系統(tǒng)采用線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；新建柴油加氫與制氫裝置為達(dá)到兩套裝置的集中管理、控制分散的目的，采用倒掛樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2 組態(tài)軟件

Freelance2000系統(tǒng)采用Freelance 800F V8.1版本的Control Builder F作為數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件。Foxboro I/A系統(tǒng)采用I/A 8.8版本中的IACC Studio作為數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件。

2.1 軟件集成性

Freelance2000以Windows XP為操作平臺(tái)，僅需AC 800F software安裝軟件，根據(jù)操作站類型在軟件安裝中選擇需要的component。監(jiān)控軟件選擇Digivis組件，工程師站組態(tài)選擇Control Builder F組件，歷史站選擇OPC Server and Trend，對(duì)各應(yīng)用組件無嚴(yán)格安裝順序要求。Freelance2000軟件的集成性較好，安裝較為方便。

Foxboro I/A操作員站的安裝以Windows 7為操作平臺(tái)，各站均需安裝控制系統(tǒng)底層運(yùn)行平臺(tái)IA88 DAY0、補(bǔ)丁IA88_Trailer、流程圖繪圖軟件FoxDraw10.3、系統(tǒng)硬件管理軟件SystemManger2.3，工程師站需安裝數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件iacc2.5，歷史站需安裝歷史數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)與管理軟件aim3.4.14。相比之下，F(xiàn)oxboro I/A的集成性較差，安裝時(shí)對(duì)各軟件安裝順序的要求較嚴(yán)格。

2.2 硬件組態(tài)

Freelance2000系統(tǒng)中，在Control Builder F組態(tài)軟件中的Hardware Structure選項(xiàng)內(nèi)可直接進(jìn)行離線硬件組態(tài)，添加系統(tǒng)卡件、分配I/O通道、定義I/O通道屬性，連接控制器后，對(duì)硬件組態(tài)進(jìn)行下裝即可，硬件組態(tài)直觀容易。但是，系統(tǒng)的硬件通道組態(tài)點(diǎn)數(shù)受到Hard Key及其配套Licence的限制，不可超過授權(quán)數(shù)。

Foxboro I/A系統(tǒng)通過System Definition軟件創(chuàng)建整個(gè)I/A系統(tǒng)的硬件和軟件應(yīng)用，創(chuàng)建為一個(gè)commit磁盤，并在每個(gè)運(yùn)行I/A系統(tǒng)的工作站中導(dǎo)入commit磁盤中的文件。如果新增硬件，需在System Definition軟件中重新定義，并創(chuàng)建新的commit文件，同時(shí)對(duì)各操作員站重新導(dǎo)入commit文件才可生效。在日常維護(hù)中對(duì)System Definition軟件的使用管理要求較高，一旦定義錯(cuò)誤會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.3 軟件組態(tài)

Freelance2000系統(tǒng)中，在Configuration內(nèi)通過FBD、LL、LD、ST多種方式進(jìn)行軟件的邏輯組態(tài)，支持在線組態(tài)和離線組態(tài)兩種方式。數(shù)據(jù)庫(kù)在線組態(tài)環(huán)境下，通過功能塊可直觀看到信號(hào)流向，控制方案清晰明確，尤其對(duì)于復(fù)雜控制信號(hào)，更是易于梳理。在Freelance2000系統(tǒng)中通過對(duì)各個(gè)引用變量利用Cross Reference查找到該變量所有引用之處，方便了程序問題的查找。該系統(tǒng)中，邏輯組態(tài)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)需對(duì)各模塊逐一添加，參數(shù)逐一修改，組態(tài)工作量較大，完成一套裝置的組態(tài)工作耗時(shí)較長(zhǎng)。

Foxboro I/A系統(tǒng)中，通過IACC Studio組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)。首先建立控制策略圖形CSD，然后在CSD中添加Block模塊并連接模塊參數(shù)，最后將CSD分派到Compound。以語句形式手動(dòng)寫入信號(hào)源(需列明Compound:Block.Param)，并嚴(yán)格遵循格式，尤其對(duì)于復(fù)雜控制和聯(lián)鎖邏輯，只能逐條語句按格式編寫。對(duì)于每一個(gè)參數(shù)的引用之處，只能逐個(gè)模塊手動(dòng)查找，無法交叉參考，使得邏輯關(guān)系梳理復(fù)雜，發(fā)現(xiàn)問題的難度較大。針對(duì)簡(jiǎn)單回路，F(xiàn)oxboro I/A系統(tǒng)可在Microsoft Office Excel中對(duì)各位號(hào)參數(shù)進(jìn)行添加，然后批量導(dǎo)入到IACC軟件中，最終批量生成邏輯組態(tài)，在一定程度上減少了組態(tài)工作量。該系統(tǒng)可對(duì)單個(gè)功能塊進(jìn)行獨(dú)立下裝，下裝更加安全可靠。

3 控制器

Freelance2000控制系統(tǒng)選用AC800F控制單元，當(dāng)控制單元掉電后，控制單元中的以太網(wǎng)模件EI813F內(nèi)的3.6V鋰電池，可用于保護(hù)CPU板上的實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)與RAM中的程序在掉電時(shí)不丟失。重新上電后，即使工程師站故障無法運(yùn)行，控制系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

Foxboro I/A系統(tǒng)選用FCP270控制單元，無后備電池，因此當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，要求工程師站必須正常運(yùn)行，控制單元從工程師站的Checkpoint文件獲取組態(tài)數(shù)據(jù)，一旦工程師站故障時(shí)系統(tǒng)掉電，系統(tǒng)將不能重新啟動(dòng)運(yùn)行。

4 控制數(shù)據(jù)庫(kù)的備份

Freelance2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份簡(jiǎn)單，只需備份出在用的數(shù)據(jù)庫(kù)*.PRO文件，該文件涵蓋了系統(tǒng)硬件、軟件、通信、流程圖及歷史數(shù)據(jù)等和組態(tài)，系統(tǒng)維護(hù)人員不存在忘記備份某一部分內(nèi)容的情況。重裝工程師站后，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用路徑無嚴(yán)格要求。

Foxboro I/A系統(tǒng)需要備份的文件如下：

數(shù)據(jù)庫(kù)文件夾D:optfoxiaccdatabase

ciocfg文件夾D:optfoxciocfg

CSA文件夾D:optfoxcsa

devices文件夾D:usrfoxspfilesdevices

menus文件夾D:optmenus

customer文件夾D:optcustomer

env文件夾D:opt foxenv

checkpoint文件夾D:usr foxspfiles checkpoint

IACCSetting文件D:optfoxiaccdatabaseIACCSetting

IACC-CP文件D:usrfoxspfilesIACC-CP

寬屏文件init.user D:usrfoxwpdatainit.user

雙顯文件hi D:usrfoxcustomhi

歷史數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)文件夾hist01 D:optaiminst hist01

可以看出，F(xiàn)oxboro I/A系統(tǒng)備份文件數(shù)量較多。一旦疏忽極易造成漏備或錯(cuò)備，重裝工程師站后，必須將上述文件拷貝到規(guī)定路徑。

5 工作站選用

Freelance2000系統(tǒng)以Windows為平臺(tái)，利用Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口卡通信，工作站配置要求較低，通用性較強(qiáng)。

Foxboro I/A系統(tǒng)將Unix和Windows結(jié)合在一起，即使在Windows平臺(tái)上，其控制部分仍用Unix編寫，利用光纖通信，所以對(duì)工作站的選用要求較多，工作站通用性較差。

6 HART的應(yīng)用

Freelance2000支持HART協(xié)議的卡件有AI845和AO845，由于多種原因未能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

Foxboro I/A系統(tǒng)中，利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組態(tài)器使授權(quán)的I/A系統(tǒng)用戶從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中讀取實(shí)時(shí)信息，訪問診斷信息，實(shí)行組態(tài)和量程修改，儲(chǔ)存組態(tài)文件，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提取信息或向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備下載信息，方便了現(xiàn)場(chǎng)表的維護(hù)與管理。

7 結(jié)束語

通過對(duì)兩套系統(tǒng)的對(duì)比可知，軟硬件組態(tài)方面Freelance2000較Foxboro I/A更為簡(jiǎn)單、直觀，維護(hù)人員更易掌握。在維護(hù)中，F(xiàn)oxboro I/A支持的獨(dú)立模塊下裝更加安全可靠，對(duì)HART的深入應(yīng)用更便于維護(hù)與管理。從整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性來講，各有特點(diǎn)。截至目前，兩套DCS系統(tǒng)均運(yùn)行穩(wěn)定。