现场总线技术及其在天然气贮配站自控系统中的应用

推广。如果现场设备能分组，组内设备相对集中，这种模式会更好地发挥现场总线技术的优点。

2）单一总线型：现场设备都具备PROFIBUS接口。这是一种理想情况。可使用现场总线技术，实现完全的分布式结构，可充分获得这一先进技术所带来的的利益。就目前来看，这种方案设备成本会较高。

3）混合型：现场设备部分具备PROFIBUS接口。这将是一种相当普遍的情况。这时应采用PROFIBUS现场设备加分散式I／O混合使用的办法。无论是旧设备改造还是新建项目,希望全部使用具备PROFIBUS接口现场设备的场合可能不多，分散式I／O可作为通用的现场总线接口，是一种灵活的集成方案。

2．监控级

　　根据实际需要及经费情况，通常有如下几种结构类型：

1）结构类型1：以PLC或控制器做一类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。这种结构类型，PLC或控制器完成总线通信管理，从站数据读写，从站远程参数化等工作。

2）结构类型2：以PLC或控制器做一类主站，监控站通过串口与PLC一对一的连接。这种结构类型，监控站不在PROFIBUS网上，不是二类主站，不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。监控站所需的从站数据只能从PLC控制器中读取。

3）结构类型3：以PLC或其它控制器做一类主站，监控站（二类主站）连接在PROFIBUS总线上。这种结构类型，监控站在PROFIBUS网上作为二类主站，可完成远程编程，参数化及在线监控功能。

4）结构类型4：使用PC机加PROFIBUS网卡做一类主站，监控站与一类主站一体化。这是一个低成本方案，但PC机应选用具有高可靠性，能长时间连续运行的工业级PC机。对于这种结构类型，PC机故障将导致整个系统将瘫痪。另外，通信厂商通常只提供一个模板的驱动程序，总线控制．从站控制程序．监控程序可能要由用户开发，因此应用开发工作量可能会较大。

5）结构类型5：坚固式PC机（COMOPACTCOMPUTER）＋PROFIBUS网卡＋SOFTPLC的结构形式。如果结构类型4中PC机换成一台坚固式PC机（COMOPACTCOMPUTER），系统可靠性将大大增强，足以使用户信服。

　　近来出现一种称为SOFTPLC的软件产品，是将通用型PC机改造成一台由软件（软逻辑）实现的PLC。这种软件将PLC的编程、应用程序运行、在线监控和操作员监控站图形界面开发等功能集成到一台坚固式PC机上，形成一个PLC与监控站一体的控制器工作站。

6）结构类型6：使用两级网络结构，这种方案充分考虑了未来扩展需要，比如要增加几条生产线即扩展出几条DP网络，车间监控要增加几个监控站等，都可以方便进行扩展。采用了两级网络结构形式，充分考虑了阴影部分的扩展余地。

三．在保定市天然气贮配站的应用

　　保定市燃气总公司天然气储配站于2002年3月建成并投入使用，它担负着保定市居民、公共福利及工业用户的天然气供气任务。设计能力1亿米3/年，全站包括高-中压A及高-中压B两套调压设备及4个2000米3的高压贮罐。本站计算机监控系统由现场数据采集与控制设备、计算机下位系统、计算机上位系统和计算机网络组成，预留与公司调度中心的接口，完成压力的调节控制、贮气送气控制、储气量实时检测、温度检测、流量检测、加臭控制及报警连锁控制等内容。是我公司SCADA系统中的远程操作站。

（一）网络结构及技术标准

1．网络结构

　　结合我公司天然气贮配站监控系统具体情况，我们采用了星型拓扑与总线型拓扑相结合的混合型网络结构，网络结构见附图。

2．技术标准

　　通过对多种现场总现技术标准的综合比较并结合天然气行业的特点我们采用了PROFIBUS-DP现场总线技术。整个监控网络分为两级。一级网络以PLC做为一类主站，监控站（二类主站）连接在PROFIBUS总线上可完成远程编程，参数化及在线监控功能。二级为现场级网络，由于现场设备不具备PROFIBUS接口，采用分散式I／O作为总线接口与现场设备连接。

（二）设备选型

1．现场I/O站的选择

　　现场I/O站将现设备信号进行处理转化为数字信号，通过现场总线接口与上位系统进行通讯。我们经过各方面的比较，选用TURCK公司的EXCOM系列产品。

　　EXCOM产品是是远程I/O技术、安全栅技术与现场总线技术的组合，是可以直接安装在危险1区的本安型现场总线部件。该系统由母板、及插在它上面的电源模块、网关模块、I/O模块组成。

　　电源及网关模块均采用双电源双网关配置，大大增加了系统的安全性和稳定性。所有模块均支持在线热插拨，而且不用借助任何工具。系统可以自动检查新模块是否与原模块相同，系统支持替代值编程，方便了缺损模块的更换。

网关提供了一个扩展了的PROFIBUS-DP的诊断功能，可向用户提供包括每一个通道的错误指示的全方位的诊