巴斯夫公司在路德維希港市新建的香精、香料生產(chǎn)線是世界上最大的采用Profibus PA總線系統(tǒng)的生產(chǎn)線。該系統(tǒng)帶有1000個(gè)Profibus PA室外檢測(cè)點(diǎn)，可以在易燃易爆的危險(xiǎn)領(lǐng)域?qū)ち鞒淘O(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)；整套系統(tǒng)建立在工作可靠的Profibus DP和PA通信技術(shù)協(xié)議基礎(chǔ)之上。該系統(tǒng)還可以進(jìn)行功能擴(kuò)展：巴斯夫公司在決定采用Profibus PA總線系統(tǒng)時(shí)就同時(shí)定購(gòu)了資產(chǎn)管理系統(tǒng)?，F(xiàn)在，室內(nèi)的安裝布線工作已經(jīng)完成，最晚到2006年1月就可以開(kāi)始整體流程設(shè)備的啟動(dòng)試車，進(jìn)行總體性能的最后驗(yàn)收。
不久，在路德維希港市將會(huì)出現(xiàn)利用檸檬、鈴蘭花、玫瑰和薰衣草混合而成的獨(dú)特香質(zhì)。巴斯夫公司新建的香精、香料生產(chǎn)線有四條支線構(gòu)成（圖中所示的是去年建成的檸檬香生產(chǎn)支線），共設(shè)置了1000個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。這些監(jiān)控點(diǎn)均設(shè)置在流程設(shè)備易燃易爆危險(xiǎn)的區(qū)域中，采用的是符合數(shù)字通信協(xié)議的Profibus PA和DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。Lang & Peitler公司的工程師對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線外設(shè)以及與整個(gè)流程設(shè)備總控制系統(tǒng)的兼容性進(jìn)行測(cè)試。
Lang & Peitler自動(dòng)化技術(shù)公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Joachim Baumeister先生自豪地說(shuō)：“對(duì)我們來(lái)講，巴斯夫公司的O 810生產(chǎn)線只是非常普通的項(xiàng)目。” 這并非夸大其詞，路德維希港市巴斯夫公司的設(shè)計(jì)師Gerd Niedermayer先生證實(shí)了Baumeister先生的說(shuō)法：“通過(guò)與巴斯夫公司共同設(shè)計(jì)的方案，我們得到了目前最可靠的自動(dòng)化控制方案。利用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以保證流程設(shè)備的所有流程都得到有效的控制?！?br/>
愿望變成現(xiàn)實(shí)
事實(shí)證明確實(shí)如此：利用Profibus PA總線系統(tǒng)， Aventis德國(guó)公司成功生產(chǎn)出新一代酮類酯類抗生素Ketek（替利霉素）；科萊恩公司（Clariant）生產(chǎn)出Rubin紅寶石。新型的自動(dòng)化控制技術(shù)通過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試檢驗(yàn)。
從80年代起，路德維希港的巴斯夫公司就開(kāi)始采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)了。當(dāng)時(shí)使用的是Fieldbus。Niedermayer先生在回憶當(dāng)時(shí)的情況時(shí)說(shuō)道：“開(kāi)始的小型Profibus PA試驗(yàn)項(xiàng)目雖然獲得了成功，但是費(fèi)用太高。幸運(yùn)的是：這一試驗(yàn)項(xiàng)目一直繼續(xù)下去，最終形成了現(xiàn)在的大功率現(xiàn)場(chǎng)總線元器件、以Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的傳感器-反應(yīng)器構(gòu)成的、經(jīng)濟(jì)高效的Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)?！?br/>
巴斯夫公司在這套新型香精、香料生產(chǎn)線中采用Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的目的是：以最少的投資獲得最好的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并且可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)充?！霸S多現(xiàn)代化的流程設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非對(duì)稱的，它們當(dāng)中至少有三分之一需要采用Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式、遠(yuǎn)程輸入/輸出控制方式和傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化流程的生產(chǎn)控制。而這種自動(dòng)化控制方案并不節(jié)省投資費(fèi)用；另外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看：在維護(hù)保養(yǎng)、電器維修和自動(dòng)化控制資料的匯編方面也存在大量的困難?！盢iedermayer先生說(shuō)道。而標(biāo)準(zhǔn)化的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的：Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)從物流入口開(kāi)始，在流程工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，直到成品出廠都可以使用；在維護(hù)保養(yǎng)中節(jié)省資金和費(fèi)用；有著很好的資料自動(dòng)匯總能力。“我們對(duì)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)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(xiàng)目也是我們采用先進(jìn)技術(shù)的一個(gè)樣板項(xiàng)目。”巴斯夫公司的專家說(shuō)道。在O 810香精、香料生產(chǎn)線及四條子線中共有1000個(gè)室外Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)點(diǎn)，其中很多是在有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)合中工作的。不久，還將有一個(gè)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(shí)路德維希港市將有自己獨(dú)特的香味特質(zhì)。早在兩年之前，巴斯夫就決定建造采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的香精、香料生產(chǎn)線了。2003年10月， Lang & Peitler自動(dòng)化技術(shù)公司就作為巴斯夫香精、香料生產(chǎn)線自動(dòng)化技術(shù)控制的主要設(shè)計(jì)單位加入了設(shè)計(jì)課題組，負(fù)責(zé)整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行所有系統(tǒng)部件和Fieldbus儀器的集成性能測(cè)試。同時(shí)，巴斯夫公司還期望Lang & Peitler能提供系統(tǒng)性能保障和可再生利用的方案。以保障巴斯夫公司的系統(tǒng)部件有很好的兼容性，F(xiàn)ieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線元器件的使用壽命為十五年?！笆褂迷撓到y(tǒng)還可節(jié)約大量資金，包括軟件升級(jí)，硬件更新，維護(hù)保養(yǎng)和設(shè)備停機(jī)時(shí)間的費(fèi)用，這也給用戶帶來(lái)了很大的驚喜?！盉aumeister先生說(shuō)道。
成功的解決方案
開(kāi)始時(shí)，巴斯夫公司的專家們對(duì)DTM設(shè)備類型管理器直接集成到總控制系統(tǒng)中是否存在軟件升級(jí)的問(wèn)題還抱有疑問(wèn)。Niedermayer先生說(shuō)：“就我的觀點(diǎn)來(lái)看，DTM設(shè)備類型管理器集成到總系統(tǒng)后軟件升級(jí)是必不可少的?！逼淅碛墒牵涸诳偪刂葡到y(tǒng)中對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線外設(shè)進(jìn)行參數(shù)賦值時(shí)，必須對(duì)各個(gè)DTM設(shè)備類型管理器進(jìn)行單獨(dú)的、費(fèi)用很高的測(cè)試，必須有系統(tǒng)專用的測(cè)試工具軟件。而在采用了與設(shè)備類型無(wú)關(guān)的設(shè)備管理系統(tǒng)之后，就不會(huì)有任何問(wèn)題了。
巴斯夫公司決定采用Endress+Hauser公司研發(fā)生產(chǎn)的Fieldcare設(shè)置工具軟件和W@m設(shè)備管理系統(tǒng)，這是一個(gè)非常明智的選擇。不僅能夠很快地收回這一標(biāo)準(zhǔn)的解決方案的全部投資，而且還可以將流程設(shè)備的故障風(fēng)險(xiǎn)限制在最小的范圍內(nèi)。Baumeister先生說(shuō)：“利用我們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在Endress+Hauser公司技術(shù)的支持下，我們可以保證巴斯夫公司香精、香料生產(chǎn)線所有功能的可靠性，尤其是那些DTM設(shè)備類型管理器。”在對(duì)生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)總線外部檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)賦值時(shí)，允許不中斷流程生產(chǎn)的過(guò)程，并且不必事先開(kāi)啟PLS控制器。在完成外設(shè)參數(shù)賦值后，檢測(cè)設(shè)備即自動(dòng)連接到現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，流程設(shè)備的操作者可以控制該檢測(cè)儀器的所有功能；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，這些總線外設(shè)以及Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線可以在沒(méi)有PLS控制器的情況下啟動(dòng)。這在系統(tǒng)安裝和擴(kuò)展的工作中可以節(jié)省大量資金和時(shí)間。
在決定采用可以單獨(dú)賦值的現(xiàn)場(chǎng)總線外設(shè)后，整個(gè)工程進(jìn)展順利。在系統(tǒng)安裝調(diào)試過(guò)程中，Profibus PA技術(shù)充分展示了它強(qiáng)大的性能，告訴人們它能完成什么任務(wù)。同時(shí)也說(shuō)明：Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)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(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)工程，所以在驗(yàn)收?qǐng)?bào)告中對(duì)所有Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線外設(shè)兼容性測(cè)試情況作了詳細(xì)、清楚的記錄?！盢iedermayer先生說(shuō)道。
對(duì)“心臟和神經(jīng)”的檢測(cè)
在應(yīng)用測(cè)試時(shí)，Lang & Peitler公司與他的合作伙伴一起對(duì)各個(gè)總線外設(shè)與總系統(tǒng)的兼容性、參數(shù)設(shè)置軟件工具進(jìn)行了檢測(cè)，并對(duì)DTM設(shè)備類型管理器等每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了徹底的檢驗(yàn)，結(jié)果相當(dāng)令人滿意。整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)有90家生產(chǎn)廠、20多種不同的外設(shè)類型。測(cè)試時(shí)使用的導(dǎo)線長(zhǎng)度非常準(zhǔn)確，跟這些外設(shè)在流程設(shè)備安裝時(shí)使用的一樣?！坝捎谶M(jìn)行了這樣的應(yīng)用性能測(cè)試，外設(shè)、總線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和工作性能有了絕對(duì)的保障，可以保證在流程設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)得到與應(yīng)用測(cè)試完全相同的結(jié)果?！盉aumeister先生說(shuō)道。這種應(yīng)用測(cè)試過(guò)程，也贏得了巴斯夫公司對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的信任，使他們的遠(yuǎn)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(cè)試中，還對(duì)每一個(gè)外設(shè)的參數(shù)設(shè)置情況進(jìn)行了查詢，了解了哪些參數(shù)在預(yù)防性流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)中可以使用。Niedermayer先生說(shuō)：“我們需要的不是1000個(gè)監(jiān)測(cè)儀器向我們報(bào)告那些無(wú)用的數(shù)據(jù)。我們需要的是某一個(gè)檢測(cè)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(biāo)還有很長(zhǎng)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(biāo)邁近了一步?！痹谶@套香精、香料生產(chǎn)線中，巴斯夫公司已經(jīng)開(kāi)始采用最新的故障診斷方案對(duì)1000個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中的17個(gè)利用資源管理工具和監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)控了。之所以采用逐步展開(kāi)的方法，主要是先進(jìn)行試驗(yàn)，看看是否可以利用這種方法找出流程設(shè)備工作中的最重要的監(jiān)控點(diǎn)，這種監(jiān)控診斷技術(shù)是否值得推廣。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，巴斯夫公司還打算增加資源管理器控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量?！拔覀兊闹攸c(diǎn)放在預(yù)防性的監(jiān)控檢測(cè)中?！盢iedermayer先生解釋道。
新型節(jié)儉控制技術(shù)
在這項(xiàng)工程中，巴斯夫公司放棄了傳統(tǒng)的檢測(cè)和調(diào)節(jié)元器件記錄報(bào)告方式。在全新的自動(dòng)化控制方案中，僅在需要安全保障的部位監(jiān)控點(diǎn)編輯檢測(cè)報(bào)告；其他普通監(jiān)控點(diǎn)僅提供電子表格格式的檢測(cè)報(bào)告。這樣大大節(jié)省了費(fèi)用支出?！斑@種投資計(jì)劃較少的設(shè)計(jì)方案雖然在項(xiàng)目建設(shè)中給我們帶來(lái)了許多不便，但是在流程設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中卻為我們帶來(lái)相當(dāng)大的利潤(rùn)。在流程設(shè)備的啟動(dòng)試車和調(diào)試過(guò)程中也為公司節(jié)省了不少資金。準(zhǔn)確的投資節(jié)省力度將會(huì)在稍后的資金核算中得知。”Niedermayer先生說(shuō)道。
2005年7月，Lang & Peitler公司對(duì)流程設(shè)備在總控制系統(tǒng)控制下的性能進(jìn)行試車驗(yàn)收。整套設(shè)備的第一部分最晚將于2006年初投產(chǎn)，無(wú)論工期如何緊迫，有一點(diǎn)是肯定不變的：新型香精、香料生產(chǎn)線在投產(chǎn)時(shí)配備的必定是Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。“我感到非常吃驚：所有功能都順利地通過(guò)了測(cè)試，而且系統(tǒng)的操作如此簡(jiǎn)單，即插即用就是Profibus PA現(xiàn)場(chǎng)總線?！盉aumeister先生說(shuō)道。
P50 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)簡(jiǎn)介
巴斯夫公司采用了獲得認(rèn)證機(jī)構(gòu)許可的安全防護(hù)技術(shù)。在香精、香料生產(chǎn)線易燃易爆危險(xiǎn)區(qū)域共設(shè)置了1000個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)安全因素變動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)控，并將所有的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接發(fā)送到總控制系統(tǒng)中。在監(jiān)控室中，Remote I/O遠(yuǎn)程輸入輸出控制系統(tǒng)對(duì)大約20個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。這些監(jiān)控點(diǎn)與其他所有監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行了連接。Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)通過(guò)耦合器與Profibus PA進(jìn)行聯(lián)系。四個(gè)Power link動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器為1900m長(zhǎng)的Profibus PA系統(tǒng)提供能源。其中一段連接了四個(gè)Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線的控制器，負(fù)責(zé)Ex/Exw安全防護(hù)的系統(tǒng)隔離。每一個(gè)Fieldbus控制器可以連接四個(gè)分控制器。在Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中饋送和獲取數(shù)據(jù)的速度非常之快，每一讀、寫數(shù)據(jù)的時(shí)間大約為32～280us。在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，可在600 us的時(shí)間內(nèi)使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起來(lái)。開(kāi)始時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要部件計(jì)劃采用：ABB公司的Operate IT功率系統(tǒng)，Pepperl+Fuchs公司的元器件耦合裝置、現(xiàn)場(chǎng)總線控制器，Endress+Hauser公司生產(chǎn)的傳感元器件，后來(lái)又補(bǔ)充了Krohne公司的產(chǎn)品和Samson公司的調(diào)節(jié)元器件。Lang & Peitler公司所用的低壓電器是西門子公司的產(chǎn)品，故障率極低的SPS可編程控制器是Hima公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，僅有的一套R(shí)emote I/O遠(yuǎn)程輸入輸出控制系統(tǒng)是Ceag公司的產(chǎn)品。
原載PROCESS《流程工業(yè)》雜志（www.process-chinese.com）
