1.項目概述
　　
　　云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖有色基地項目是其主管云南冶金集團總公司為盡快把鉛、鋅礦產資源優勢轉化為經濟優勢，按照“分散采礦、定點選礦、集中冶煉”，提高產業集中度，提升工藝技術和裝備水平的發展思路，把*工藝技術的引進與自有技術的研發應用相結合，把科技創新和管理創新相結合，形成新的環保節能生產工藝而實施的“十五”重點技改項目，項目總投資約20億元。
　　
　　該項目由6萬噸/年粗鉛引進*環保節能技術改造工程、10萬噸/年電鉛易地技術改造工程、深部資源綜合開發利用環保節能技術改造工程三個子項目組成。項目于2005年12月投產，目前已形成年產電鉛10萬噸、電鋅10萬噸、硫酸26萬噸的生產能力，同時回收鎘、銅、鉍等有價金屬和余熱利用發電。
　　
　　中國有色工程設計總院承擔了曲靖有色基地項目的總體設計及鉛、鋅冶煉工程的工程設計，其鉛冶煉系統采用*的富氧頂吹熔煉技術，鋅冶煉系統采用的109㎡大型沸騰焙燒爐和3.2㎡大型極板鋅電解及自動剝鋅生產線。同時承擔了鉛、鋅冶煉項目中核心工藝部分的自動控制系統技術裝備的集成和軟件編程、調試工作。全廠DCS控制系統在其核心流程部分采用了*的現場總線控制系統，控制系統也于2005年12月順利投產并通過驗收。
　　
　　2.現場總線控制系統
　　
　　2.1儀表控制系統發展過程
　　
　　儀表控制系統在50年代后70年代初期，由于電子技術的迅速發展，工業自動化以電動單元組合儀表控制系統為主流。70年代，隨著大規模集成電路問世，以微處理為基礎的新型過程控制系統—分散控制系統DCS（DistributedControlSystem,）已經開始得到應用。近20多年，DCS系統硬件、系統軟件及應用軟件日趨完善，在各種生產過程控制領域占有極為重要的地位。
　　
　　現在發展應用的現場總線技術是數字化通訊網絡技術，將具有不同地址編碼的數字信號通過同一根電纜進行傳輸，實現現場智能儀表與主控系統之間的信息交換?，F場總線系統由現場智能儀表、現場通訊總線和計算機接口三部分組成?，F場智能儀表包括智能變送器、閥門執行器兩大類，均可具有轉換、PID調節、運算、自診斷等功能。
　　
　　2.2現場總線控制系統的優點
　　
　　由現場總線組成現場總線控制系統（FCS）有以下優點：
　　
　　（1）FCS信號傳輸實現了全數字化，從底層的現場智能儀表到通訊網絡結構；
　　
　　（2）FCS實現了全分散化，可將DCS控制站I/O單元及功能塊全部分散到各現場智能儀表；
　　
　?。?）FCS現場智能儀表按開放性設計。FCS實現了全開放性的網絡標準，可以*實現網絡中數據庫中的資源共享。
　　
　　基金會現場總線（FF）和Profibus現場總線，是目前過程控制應用較多的兩類現場總線。
　　
　　FF現場總線是一種雙向數字通訊協議，用于現場儀表和控制系統之間的通訊，它是為過程控制設計的，*開放的控制系統，與傳統的控制方案相比，安裝現場總線可以減少硬件部件，簡化布線結構，減少了I/O設備和降低了集中控制要求。采用現場總線的設備管理，無需派技術人員到那些噪音大、偏遠和危險的地方，就可以維護現場設備，數字式閥門控制器能使閥門行程與穩定地操作。它的診斷維護功能，做到了預防或減少由閥門引起的突發性停車事故，大大延長了工廠裝置的安全生產周期，提高了工廠裝置的可利用率。
　　
　　Profibus也是一種應用廣泛、開放的現場總線標準。Profibus-DP能用于高速時間要求的應用場合。ProfibusDP其設計特別適用于自動化系統與分散外圍設備之間的通信。
　　
　　3.曲靖冶煉廠現場總線控制系統的構成
　　
　　曲靖有色基地冶煉廠控制系統包括有鉛冶煉DCS、PLC控制系統、鋅冶煉DCS、PLC控制系統、公用及輔助設施DCS、PLC控制系統等三大部分組成，共有11套DCS和30多套PLC及變頻器控制系統組成，其中鉛冶煉部分的DCS網絡結構圖見后附圖1。
　　
　　在鉛冶煉部分，包括有ISA爐及余熱鍋爐控制系統、鼓風爐、煙化爐控制系統，粉煤制備控制系統共5套DCS控制系統，其中鉛冶煉部分的ISA爐及余熱鍋爐控制系統采用現場總線控制系統FCS，由工程師站，操作站，控制器及I/O接口、網絡部分、打印機組成。
　　
　　ISA爐余熱鍋爐現場總線控制系統FCS為鉛系統控制中心，其監控范圍包括有與ISA爐熔煉控制系統的連接、ISA爐余熱鍋爐、ISA爐收塵系統、鉛鼓風機房、鉛循環水、柴油間、給水凈化站及高位水池等流程，制氧站控制系統、鉛鼓風機房控制系統分別考慮與本控制系統的通訊連接。
　　
　　3.1現場總線控制系統設計及選型
　　
　　FCS采用Emerson公司DeltaV系統，現場總線為采用基金會現場總線，，總線接口卡為H1卡，包括有15個總線段Segment，同時，為與風機所帶的PLC通訊方便，帶有ProfibusDP通訊卡。
　　
　　考慮到可靠性，本FCS系統控制器冗余，通訊網絡冗余，電源模塊冗余。
　　
　　工程師站及操作站的操作系統為WindowsXP，控制系統軟件由Emerson提供。工程師站軟件包括組態、工程、操作和通訊軟件組，允許組態在線檢查、工程組態和工藝操作之間作切換。操作員站軟件包括操作和通訊軟件組。Deltav系統內置有設備管理軟件AMS，支持對基金會現場總線FF設備的組態，修改量程和遠程診斷，并帶OPC及PID回路自整定軟件。
　　
　　3.2現場總線儀表的選型
　　
　　在本設計中，FF現場儀表的壓力差壓變送器采用Emerson公司的3051S系列壓力差壓變送器，溫度變送器采用3244系列和848T8路溫度變送器，控制閥門采用配套費希爾DVC500系列數字式閥門控制器，流量儀表根據被測介質不同，分別采用有Probar流量計，Micromotion質量流量計和87系列電磁流量計等。
　　
　　FF現場儀表通過H1卡與DeltaV系統相連，H1總線是一種31.25Kb/s低速控制網絡。。一臺H1卡可zui多連接32臺FF總線儀表，H1分為2條網段與FF儀表相接，這樣，每條網段可接16臺儀表。采用#18AWG（0.8mm2）的屏蔽雙絞線，每條網段zui大長度可達到1900m。
　　
　　FF儀表與支路相連接的方式有：
　　
　?。?）總線帶分支結構；
　　
　　（2）樹形結構；
　　
　　典型的HI支路連接參見附圖2--ISA爐余熱鍋爐區域圖。
　　
　　在本設計中，設計現場總線接線盒采用有MTL公司的接線盒，后在現場補充了部分P+F公司的總線接線盒。
　　
　　4.現場總線控制系統設計和投運總結
　　
　　4.1現場總線控制系統與常規工程設計的區別
　　
　　通過項目的現場總線的設計及生產實踐，設計者認為與常規儀表工程設計的主要區別如下：
　　
　?。?）儀表規格表
　　
　　儀表規格表要考慮增加的功能如下：
　　
　　l功能塊要求
　　
　　l診斷要求
　　
　　l實際功能塊的功能
　　
　　lLAS功能
　　
　　鏈路活動調節器LAS是維持一個網段上設備正常運行控制程序，它按照規定的時間表周期性的傳輸設備中的控制指令。一個H1網段上只能有一個鏈路主設備執行LAS功能。
　　
　　由于在總線設計中，將PID功能塊放到現場變送器或閥門中，所以，必須考慮現場總線儀表的實際功能塊位置。
　　
　?。?）用區域圖取代儀表回路圖
　　
　　回路圖表示每一根線纜和現場設備的連接，這種方式用于保證點到點接線的準確性。采用智能化無極性的設備及FF現場總線，這些回路圖不再必要，用區域圖可取代。在一個H1卡的區域圖上，zui多可表示32臺儀表的連接及電纜長度。一個調節回路的變送器及閥門位于一個支路上。另外，傳統的DCSI/O分配列表，將被現場總線區域分配列表所取代。關于區域圖，可參見下面典型的一個支路圖，如圖2。
　　
　　4．2FCS及現場儀表現場投運
　　
　　經過FCS項目設計、投產、運行幾個階段，我們認為FCS是以后控制系統的發展方向,并有如下優點：
　　
　?。?）采用現場總線設計，圖紙量減少。
　　
　　采用區域圖取代回路圖，使儀表圖數量大大減少。并且減少了端子分布及接線圖，儀表外部管線連接系統圖等。
　　
　?。?）節省了電纜及安裝材料。
　　
　　采用H1總線，一個H1卡可zui多接32臺FF儀表，大大降低了電纜的數量和類型，使電纜保護管和電纜橋架數量減少，同時安裝費用減少。
　　
　?。?）減少了操作和維護費用。
　　
　　現場儀表的全數字、智能化以及AMS等設備管理軟件的應用，大大減少了儀表標定，現場巡查，儀表故障診斷的時間和費用，儀表標定、管理文檔的建立更準確迅速。
　　
　?。?）提高了工廠的安全性。
　　
　　采用智能儀表、設備管理軟件等，使操作人員能及時獲得儀表的故障預測、報警及故障處理及時準確、安全可靠，使工廠的非計劃性停車時間減少，使生產效率大大提高。