用户报告：Ff现场总线技术在有色金属行业的应用owe

FF基金会现场总线技术

在有色金属行业中的应用蔡幼忠中国恩菲工程技术有限公司教授级高级工程师自控室主任主要内容中国恩菲简介FF在株冶WSA法制酸装置上的应用FF在曲靖铅锌冶炼装置上的应用FF总线设计经验结束语第一部分：恩菲简介中国恩菲工程技术有限公司是由中国有色工程设计研究总院发起设立的、中国冶金科工集团公司控股的国际化工程公司。五十多年来，中国恩菲伴随着共和国有色金属工业的成长而成长，伴随着共和国工程咨询设计业的进步而进步！恩菲工程得以在有色业界有着良好的影响，在工程设计咨询业界享有良好的口碑。中国恩菲业务范围矿山工程-金川矿山冶金工程-曲靖铅锌、云南铜业、赞比亚谦比西铜矿等环保工程-浙江富阳污水处理新材料领域-中硅多晶硅项目第二部分：FF在株冶WSA法制酸装置上的应用株洲冶炼集团股份有限公司，始建于1959年，目前仍然是国内最大的铅锌厂。铅锌年总产量30万吨，该厂各项指标和经济效益在国内领先，特别是稀有金属的综合利用以及镉、铋等金属的回收水平较高。公司下辖包括湖南株冶火炬金属股份有限公司、湖南株冶有色金属有限责任公司在内的八个控股公司，两个全资子公司，四个事业部，一个国家级技术中心，一个进出口公司。WSA制酸简介冶炼二氧化硫烟气制酸工艺流程一般包括净化、转化、干吸三个过程。净化工段是对冶炼烟气进行净化处理，采用干法或湿法去除烟气中大部分杂质。转化工段为烟气由二氧化硫转化为三氧化硫的过程。干吸工段对烟气进行干燥和吸收制成成品酸。WSA制酸工艺是丹麦TOPSOE公司开发的一种新型的湿烟气制酸工艺。是不必对烟气进行干燥而产生浓硫酸的催化工艺。株洲冶炼厂铅系统改造WSA制酸为引进丹麦TOPSOE公司制酸流程，是国内有色行业第一套引进WSA工艺。WSA制酸工艺装置WSA制酸工艺简介株冶采用丹麦托普索WSA（湿式气体硫酸）技术和美国孟山都动力波除尘技术。该技术对低浓度SO2进行回收处理，并生产出浓度达96%以上的高质量硫酸，尾气中的SO2和酸雾排放指标大大优于国家标准。整个烟气制酸工艺由沸腾炉、铅烧结、动力波和WSA制酸系统组成。WSA制酸工艺流程图选型考虑-FF与ProfibusPA对比

技术特性ProfibusPAFF物理层IEC1158-2IEC1158-2通讯速率31.25Kb/s31.25Kb/s总线供电可以可以利用现有电缆可以可以本安防爆可以可以链路层令牌专门设计点对点通讯可以可以网络时间同步不可可以周期性数据主站呼叫定时发送应用层延伸到DP延伸到FMS功能块有限用户任意开发功能块标准化无有DD功能无有系统管理无有选型考虑虑-FF与ProfibusPA对比（续续）

技术特性ProfibusFF工位号检索无有网络地址指定无有防止地址重复无有功能块定时执行无有仪表状态信息无有控制功能分散到现场无有节约起动成本可以可以设备认证有有自诊断和维护设备有限有现场设备远方组态有限有现场设备远方校验无有用户选择设备的自由度有限有多台上位机影响扫描周期不影响支持总线的仪表较少较多WSA制酸-现场总线线控制系系统设计计由于FF（基金会会现场总总线）针针对于流流程行业业，在时间同步步、PID控制算法法现场运运行等方方面较ProfibusPA表现突出出，在设设计中现现场控制制层采用用FF（H1）总线。。FF差压变送送器选用用Rosemount公司的3051系列压力力变送器器。温度度变送器器采用3244系列温度度变送器器。FF控制阀选选用配套套费希尔尔DVC5000系列数字字式阀门门控制器器。流量等参参数选用用有E+H公司的Pormag53p电磁流量量计。WSA制酸-控制系统统具体配配置主控系统统DeltaV智能设备备管理软软件AMS上位机4台ProPlus站1台工程师站站1台操作员站站2台1对冗余MDPlus控制器I/O总数:263冗余通讯讯网络，，冗余FF电源模块块。IO点类型数量FF-AI57FF-AO17HART-AI32HART-AO7DI10Modbus154WSA制酸-FF总线控制制系统设设计WSA现场总线线控制系系统由中中方设计计，它是是我院第第一个FCS设计项目目。现场场总线FF的区域图图全部由由中方在在详细设设计完成成。WSA制酸控制制包括有有单回路路P&ID调节，比比值调节节回路及及串级调调节回路路等。控控制回路路较多，，也相对对较复杂杂。FCS的通讯协协议也较较多，包包括了现现场总线线仪表、、PLC、变频器器及光纤纤TCP/IP局域网等等,其协议种种类有FF、Profibus-DP、Modbus等，技术术含量高高。根据技术术协议和和工程项项目合同同，我院院承担FF控制系统统的编程程调试任任务。我我院专业业工程人人员经过过培训，，负责全全部文件件准备、、编程、、现场调调试。WSA制酸的FCS于2002年1月顺利投投产，深深得用户户好评。。WSA制酸连锁锁关系图图云南驰宏宏锌锗股股份有限限公司成成立于2000年7月18日，是中中国百家家最大的的有色金金属冶炼炼企业之之一。项目由6万吨/年粗铅引引进高新新技术环环保节能能技术改改造工程程、10万吨/年电铅易易地技术术改造工工程、深深部资源源综合开开发利用用环保节节能技术术改造工工程三个个子项目目组成。。项目于2005年12月投产，，目前已已形成年年产电铅铅10万吨、电电锌10万吨、硫硫酸26万吨的生生产能力力，同时时回收镉镉、铜、、铋等有有价金属属和余热热利用发发电。第三部分：：FF在曲曲靖铅锌锌冶炼装装置上的的应用曲靖有色色基地冶冶炼厂控控制系统统包括有有铅冶炼炼DCS、PLC控制系统统、锌冶冶炼DCS、PLC控制系统统、公用用及辅助助设施DCS、PLC控制系统统等三大大部分组组成，共共有11套DCS和30多套PLC及变频器器控制系系统组成成。在铅冶炼炼部分，，包括有有ISA炉及余热热锅炉控控制系统统；鼓风风炉、烟烟化炉控控制系统统；粉煤煤制备控控制系统统共5套DCS控制系统统。其中铅冶炼部部分的ISA炉及余热热锅炉控控制系统统采用FF现场总线线控制系系统，由工程程师站，，操作站站，控制制器及I/O接口、网网络部分分、打印印机组成成。曲靖铅锌锌冶炼装装置-总线控制制系统简简介ISA炉铅冶炼炼系统曲靖铅锌锌冶炼装装置-选择FF现场总线线技术的的考虑ISA炉、余热热锅炉监监控范围围包括有有与ISA炉熔炼控控制系统统的连接接、ISA炉余热锅锅炉、收收尘系统统、铅鼓鼓风机房房、铅循循环水等等流程。。工艺复复杂，控控制管理理水平要要求高。。与传统的的控制方方案相比比，安装装现场总总线可以以减少硬硬件部件件，简化化布线结结构，减减少了I/O设设备和降降低了集集中控制制要求。。ISA冶炼装置置现场高高温且危危险。FF现场场总线设设备管理理技术允许许技术人人员远程程维护现现场设备备，无需需到噪音音大、偏偏远和危危险的现现场。数字式阀阀门控制制器能使使阀门行行程精确确与稳定定地操作作。诊断断维护功功能，做做到了预预防或减减少由阀阀门引起起的突发发性停车车事故。。综合以上上因素考考虑，该该装置选选用FF现场总线线控制系系统。曲靖铅锌锌冶炼装装置-控制系统统设计FCS采采用Emerson公司DeltaV系统统，现场场总线为为FF协协议，总总线接口口卡为H1卡，，包括有有15条条分支。带有ProfibusDP通通讯卡卡。考虑到现场运行行的高可靠性性，FCS系系统设计为为控制器器冗余余，通通讯网网络冗冗余，，FF电源模模块冗冗余。。工程师师站软软件包包括组组态、、工程程、操操作和和通讯讯软件件组，，允许许在组组态在在线检检查、、操作作之间间作切切换。。操作作员站站软件件包括括操作作和通通讯软软件组组。Deltav系系统内内置有有设备备管理理。软软件AMS支持持对基基金会会现场场总线线FF及Hart设设备的的组态态，修修改量量程和和远程程诊断断。自带OPC及及PID回回路自自整定定软件件。FF差压变变送器器选用用Rosemount公司的的3051S系列压压力变变送器器。温度变变送器器采用用3244单点温温变及及848T多点温温变。。FF控制阀阀选用用费希希尔DVC5000系列数数字式式阀门门控制制器。。曲靖铅铅锌冶冶炼装装置控制系系统网网络结结构图图FF总线网网络拓拓补设设计图图第四部部分-FF总线设设计经经验一一：仪仪表规规格表表的差差异通过项项目的的现场场总线线的设设计及及生产产实践践，我们认认为常规仪仪表工工程设设计的的主要要区别别如下下：（1）仪表表规格格表的的差异异仪表规规格表表要考考虑增增加的的选项项如下下：功能能块要要求有哪哪些诊诊断要要求实际际功能能块的的功能能有无无LAS功能链路活活动调调节器器LAS是维持持一个个区域域上设设备到到控制制通信信，它它维护护着一一个传传输时时间表表用于于周期期性传传输设设备中中的数数据。。使用用H1现场总总线链链路上上只能能有一一个链链路主主设备备可以以执行行LAS功能。。由于在在总线线设计计中，，将PID功能块块放到到现场场变送送器或或阀门门中，，所以以，必必须考考虑现现场总总线仪仪表的的实际际功能能块位位置。。FF总线设设计经经验二二：工工程图图中的的P&ID的变化化（2）工工程图图中的的P&ID的变化化由于部部分仪仪表（（如分分析仪仪等））还不不具备备有现现场总总线的的功能能，只只能通通过常常规4~20mADC模拟量量信号号接入入DCS，故在在P&ID中，最最好区区分现现场总总线与与常规规仪表表功能能，以以避免免混淆淆。如如下图图。FF总线设设计经经验三三：用用区域域图取取代仪仪表回回路图图（3）用用区域域图取取代仪仪表回回路图图回路图图表示示每一一根线线缆和和现场场设备备的连连接，，这种种方式式用于于保证证点到到点接接线的的准确确性。。采用智智能化化无极极性的的设备备及FF现场总总线，，这些些回路路图不不再必必要，，用区区域图图可取取代。。在一个个H1卡的区区域图图上，，最多多可表表示32台仪表表的连连接及及电缆缆长度度。一一个调调节回回路的的变送送器及及阀门门最好好位于于一个个支路路上。。另外外，传传统的的DCSI/O分配列列表，，将被被现场场总线线区域域分配配列表表所取取代。。区域域图可可参见见株冶冶典型型的一一个支支路图图，如如右图图。第五部部分-结束语语：FF总线技技术优优势（1））采采用现现场总总线设设计，，图纸纸量减减少。。采用区区域图图取代代回路路图，，使仪仪表图图数量量大大大减少少。并并且减减少了了端子子分布布及接接线图图，仪仪表外外部管管线连连接系系统图图等。。（2））节节省了了电缆缆及安安装材材料。。采用H1总总线，，一个个H1卡可可最多多接32台台FF仪表表，大大大降降低了了电缆缆的数数量和和类型型，使使电缆缆保护护管和和电缆缆桥架架数量量减少少，同同时安安装费费用减减少。。（3））减减少了了操作作和维维护费费用。。现场仪仪表的的全数数字、、智能能化以以及AMS等设设备管管理软软件的的应用用，大大大减减少了了仪表表标定定，现现场巡巡查，，仪表表故障障诊断断的时时间和和费用用，仪仪表标标定、、管理理文档档的建建立更更准确确迅速速。（4））提提高了了工厂厂