1 引言
莱钢12000m3/h空分装置采用分子筛净化空气的带增压膨胀机，内压缩，无氢制氩流程，是目前国际上先进的空分技术。其控制系统采用了浙大中控的 supcon jx-300x dcs 12000m3/h空分装置，实现了信息管理、中控、机旁、就地一体化的控制，即可有效的监控整套空分装置的生产过程，又可方便实现调度信息管理，具有设计先进，性能价格比高的特点，在设计中我们充分利用supcon jx-300x dcs 集散控制系统的通信网络，结合当今的计算机网络先进技术，利用网桥实现了远距离信息传送与管理，为企业现代化管理铺就了一条畅通的信息通道，其通信技术的设计思想先进、实用性强。
2 设计思想
本着既要保证空分装置的连续稳定运行，又要保证信息的传送和管理畅通的原则进行通信技术设计。该通信技术必须具有以下功能:
(1) 通讯网络冗余配置。
(2) 通信的实时性强。对于空气压缩机、膨胀机、氧气压缩机的各种参数如:进气温度、进气压力、进气流量、出气温度、出气压力、轴承温度、电机轴承和定子温度、轴向位移、轴振动、冷却系统，润滑系统及阀动作情况等进行实时集中监视、记录、归档并报警。
(3) 管理计算机能够随时采集dcs集散控制系统生成的报表、报警记录、停车信息，便于领导分析和决策。
(4) 当发生危及空分装置安全运行的重大故障如:各点温度超标，轴向位移过大，轴振动过大等现象时，必须一方面进行灵敏可靠的紧急停车保护，另一方面自动向管理计算机发出停车信息。
(5) 管理计算机有关的开、停车命令信息能够及时、准确、可靠地传送至现场操作站，并有声光提示，为现场操作人员提供操作依据。
(6) 该套dcs集散控制系统可与其它空分装置的自动控制系统联网，以便整个工厂的统一生产调度。
(7) 通信系统应该具有可扩展性，便于将来改造。
3 设计实现
3.1 通信网络结构
莱钢12000m3/h空分装置dcs分为3层通信网络结构。最上层为信息管理网，采用符合tcp/ip协议的以太网，连接了控制装置的网桥及管理计算 机，用于工厂级的信息传送和管理，是综合管理的信息通道;中间层为过程控制网(scnet ⅱ),采用双高速冗余工业以太网scnet ⅱ作为过程控制网络，连接操作站、工程师站、与控制站，传输各种实时信息;底层网络为控制站内部网络(sbus),采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通 信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。其系统通信网络结构如图1所示。
3.2 信息管理网络设计与实现
信息管理网设计采用以太网络，该网络通过多功能站(mfs)上安装双重网络接口转接的方法，实现企业管理网与scnetⅱ过程控制网络之间的网间桥接，以 获取jx-300x集散控制系统中过程参数和系统的运行信息，同时也向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息。管理网采用大型网络数据库，实现信息共享，实现了工厂级的综合管理、调度、决策。
莱钢空分装置的信息管理网在实现时采用了总线形结构拓扑规范，通讯介质为双绞线，采用曼彻斯特编码传输方式，通讯控制符合ieee802.3标准协议和 tcp/ip标准协议，留取了站点扩展余地，为进一步改造打下基础。
3.3 过程控制网络设计实现
莱钢空分装置的过程控制网是工业以太网scnetⅱ。它直接连接了系统控制站、操作站、工程师站、通信接口单元等，是传送过程控制信息的通道，具有很高的实时性和可靠性。scnetⅱ是在10base ethernet基础上开发的网络系统，各节点的通信接口采用了专用以太网控制器。
(1) 网络设计采用双重化冗余结构。
莱钢空分装置网络的通讯介质、网络控制器、驱动接口都采用冗余配置，当其中任何一条通信线路发生故障，通讯网络仍保持正常的数据传输。如图2所示。
(2) 网络实现保证数据传输的高可靠性
该空分装置控制网络对于数据传输，专用控制器具有循环冗余校验、命令/响应超时检查、载波丢失检查、冲突检测及自动重发功能。应用软件层设计提供路由控制、流量控制、差错控制、自动重发、报文传输时间顺序检查，保证了网络的响应特性。
(3) 网络设计具有在线实时诊断、查错、纠错功能
利用scnetⅱ网络的诊断软件，可以对网络上的每一个站点(操作站、数据服务器、工程师站、控制站、数据采集站等)、每个冗余端口、每个部件进行诊断，并对故障状态在操作站上实时显示，提醒用户及时维修。
3.4 控制站内部网络的设计
莱钢空分装置控制网络采用了浙大中控的jx-300x dcs集散控制系统，在设计中充分利用该系统的sbus总线的功能，该总线是控制站内部i/o控制总线，主控制卡、数据转发卡、i/o卡、通过sbus总 线进行信息交换，分为2层，第1层为sbus-s2总线，第2层为sbus-s1网络。
(1) sbus-s2总线功能特性
sbus-s2总线物理上位于控制站所管辖的i/o机笼之间，连接主控制卡和数据转发卡，用于主控制卡和数据转发卡间的信息交换。采用主控制卡指挥式令牌的存储转发通信协议。
(2) sbus-s1网络设计特点
sbus-s1网络，物理上位于各i/o机笼内，连接了数据转发卡和各块i/o卡，实现数据转发卡和各块i/o卡间的信息交换。sbus-s1网络是主从 结构网络，采用数据转发卡指挥式的存储转发通信协议。
4 结束语
按照上述要求，我们对空分装置控制网络的通信系统进行了设计，在安装、调试后，投运效果良好。其控制系统运行稳定，通信技术设计先进，节省了投资，数据传输可靠、准确、故障率低，达到了预期效果，创造了很大的经济效益。
