Freelance2000与Foxboro I/A的对比分析

王巧艳 王以平 韦春霞

(中国石油玉门油田分公司炼化总厂，甘肃 玉门 735200)

中国石油玉门油田分公司炼化总厂有装置DCS系统18套，其中6套为Freelance2000，4套为Foxboro I/A，现将二者的网络结构、组态软件、控制器、数据备份及工作站选用等进行对比分析。

1 网络结构

Freelance2000的网络拓扑为总线型，由系统总线Diginet S，现场总线Profibus和Modbus两层通信网络组成。Diginet S采用10BaseT双绞线电缆将Freelance2000的现场控制装置、操作员站和工程师站连接成网络；现场总线实现现场设备与CPU间的数据交换与通信。

Foxboro I/A 8.8采用商务交换机组成Mesh网，极大地提高了通信的抗电磁干扰能力，支持基于IEEE802.3标准的双全工运行的快速Ethernet(100Mbit/s)和千兆Ethernet(1Gbit/s)，为网络数据通信提供智能数据路由选择。该厂新建的焦化装置和汽油加氢装置机柜分布集中，DCS系统采用线形网络结构；新建柴油加氢与制氢装置为达到两套装置的集中管理、控制分散的目的，采用倒挂树形网络结构。

2 组态软件

Freelance2000系统采用Freelance 800F V8.1版本的Control Builder F作为数据库组态软件。Foxboro I/A系统采用I/A 8.8版本中的IACC Studio作为数据库组态软件。

2.1 软件集成性

Freelance2000以Windows XP为操作平台，仅需AC 800F software安装软件，根据操作站类型在软件安装中选择需要的component。监控软件选择Digivis组件，工程师站组态选择Control Builder F组件，历史站选择OPC Server and Trend，对各应用组件无严格安装顺序要求。Freelance2000软件的集成性较好，安装较为方便。

Foxboro I/A操作员站的安装以Windows 7为操作平台，各站均需安装控制系统底层运行平台IA88 DAY0、补丁IA88_Trailer、流程图绘图软件FoxDraw10.3、系统硬件管理软件SystemManger2.3，工程师站需安装数据库组态软件iacc2.5，历史站需安装历史数据库组态与管理软件aim3.4.14。相比之下，Foxboro I/A的集成性较差，安装时对各软件安装顺序的要求较严格。

2.2 硬件组态

Freelance2000系统中，在Control Builder F组态软件中的Hardware Structure选项内可直接进行离线硬件组态，添加系统卡件、分配I/O通道、定义I/O通道属性，连接控制器后，对硬件组态进行下装即可，硬件组态直观容易。但是，系统的硬件通道组态点数受到Hard Key及其配套Licence的限制，不可超过授权数。

Foxboro I/A系统通过System Definition软件创建整个I/A系统的硬件和软件应用，创建为一个commit磁盘，并在每个运行I/A系统的工作站中导入commit磁盘中的文件。如果新增硬件，需在System Definition软件中重新定义，并创建新的commit文件，同时对各操作员站重新导入commit文件才可生效。在日常维护中对System Definition软件的使用管理要求较高，一旦定义错误会影响到整个系统的运行。

2.3 软件组态

Freelance2000系统中，在Configuration内通过FBD、LL、LD、ST多种方式进行软件的逻辑组态，支持在线组态和离线组态两种方式。数据库在线组态环境下，通过功能块可直观看到信号流向，控制方案清晰明确，尤其对于复杂控制信号，更是易于梳理。在Freelance2000系统中通过对各个引用变量利用Cross Reference查找到该变量所有引用之处，方便了程序问题的查找。该系统中，逻辑组态与历史数据库的组态需对各模块逐一添加，参数逐一修改，组态工作量较大，完成一套装置的组态工作耗时较长。

Foxboro I/A系统中，通过IACC Studio组态软件进行组态。首先建立控制策略图形CSD，然后在CSD中添加Block模块并连接模块参数，最后将CSD分派到Compound。以语句形式手动写入信号源(需列明Compound:Block.Param)，并严格遵循格式，尤其对于复杂控制和联锁逻辑，只能逐条语句按格式编写。对于每一个参数的引用之处，只能逐个模块手动查找，无法交叉参考，使得逻辑关系梳理复杂，发现问题的难度较大。针对简单回路，Foxboro I/A系统可在Microsoft Office Excel中对各位号参数进行添加，然后批量导入到IACC软件中，最终批量生成逻辑组态，在一定程度上减少了组态工作量。该系统可对单个功能块进行独立下装，下装更加安全可靠。

3 控制器

Freelance2000控制系统选用AC800F控制单元，当控制单元掉电后，控制单元中的以太网模件EI813F内的3.6V锂电池，可用于保护CPU板上的实时时钟数据与RAM中的程序在掉电时不丢失。重新上电后，即使工程师站故障无法运行，控制系统仍能正常运行。

Foxboro I/A系统选用FCP270控制单元，无后备电池，因此当系统上电时，要求工程师站必须正常运行，控制单元从工程师站的Checkpoint文件获取组态数据，一旦工程师站故障时系统掉电，系统将不能重新启动运行。

4 控制数据库的备份

Freelance2000系统数据库的备份简单，只需备份出在用的数据库*.PRO文件，该文件涵盖了系统硬件、软件、通信、流程图及历史数据等和组态，系统维护人员不存在忘记备份某一部分内容的情况。重装工程师站后，对数据库的调用路径无严格要求。

Foxboro I/A系统需要备份的文件如下：

数据库文件夹D:optfoxiaccdatabase

ciocfg文件夹D:optfoxciocfg

CSA文件夹D:optfoxcsa

devices文件夹D:usrfoxspfilesdevices

menus文件夹D:optmenus

customer文件夹D:optcustomer

env文件夹D:opt foxenv

checkpoint文件夹D:usr foxspfiles checkpoint

IACCSetting文件D:optfoxiaccdatabaseIACCSetting

IACC-CP文件D:usrfoxspfilesIACC-CP

宽屏文件init.user D:usrfoxwpdatainit.user

双显文件hi D:usrfoxcustomhi

历史数据库组态文件夹hist01 D:optaiminst hist01

可以看出，Foxboro I/A系统备份文件数量较多。一旦疏忽极易造成漏备或错备，重装工程师站后，必须将上述文件拷贝到规定路径。

5 工作站选用

Freelance2000系统以Windows为平台，利用Ethernet网络接口卡通信，工作站配置要求较低，通用性较强。

Foxboro I/A系统将Unix和Windows结合在一起，即使在Windows平台上，其控制部分仍用Unix编写，利用光纤通信，所以对工作站的选用要求较多，工作站通用性较差。

6 HART的应用

Freelance2000支持HART协议的卡件有AI845和AO845，由于多种原因未能发挥其优势。

Foxboro I/A系统中，利用现场设备组态器使授权的I/A系统用户从现场设备中读取实时信息，访问诊断信息，实行组态和量程修改，储存组态文件，从现场设备提取信息或向现场设备下载信息，方便了现场表的维护与管理。

7 结束语

通过对两套系统的对比可知，软硬件组态方面Freelance2000较Foxboro I/A更为简单、直观，维护人员更易掌握。在维护中，Foxboro I/A支持的独立模块下装更加安全可靠，对HART的深入应用更便于维护与管理。从整个系统网络的稳定性来讲，各有特点。截至目前，两套DCS系统均运行稳定。