滿科忠　甘文海　朱安超

摘 要：介紹西門子PCS7系統(tǒng)在干法乙炔發(fā)生工序中的應用，并對其工藝原理、系統(tǒng)構成、網(wǎng)絡結構、系統(tǒng)程序和上位監(jiān)控進行了闡述。

關鍵詞：干法乙炔 PCS7 工藝原理 網(wǎng)絡結構

0、引言

金泥干法乙炔有限責任公司采用先進的干法乙炔生產工藝技術，選用西門子先進的PCS7系統(tǒng)，即PCS7過程控制系統(tǒng)構建其整個干法乙炔的控制系統(tǒng)。

PCS7是西門子公司一種模塊化的基于現(xiàn)場總線的新一代過程控制系統(tǒng)，結合了傳統(tǒng)DCS和PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點，將兩者的功能有機地結合在一起。系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺，所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同樣統(tǒng)一的軟件平臺。由于PCS7消除了DCS和PLC系統(tǒng)間的界限，真正實現(xiàn)了儀控和電控的一體化，充分體現(xiàn)了全集成自動化的特點，PCS7過程控制系統(tǒng)具有可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，其集成現(xiàn)場控制、信號采集和數(shù)據(jù)管理等功能為一體。應用發(fā)生控制系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了發(fā)生工序的正常運行。

干法乙炔生產作為一種先進的乙炔生產工藝，為滿足工藝控制，要求以全廠集中操作與各工段分散控制相結合的系統(tǒng)運行模式實現(xiàn)整體生產過程的狀態(tài)監(jiān)視、生產操作、過程控制、事件報警、趨勢記錄、運行聯(lián)鎖、安全保護。

1、工藝原理及控制難點

1.1、工藝原理

經破碎、篩分處理的合格電石（粒徑≤3mm），從電石稱重倉進入電石加料倉，通過雙螺旋給料機，將合格電石均勻地送入干式乙炔發(fā)生器，雙螺旋給料機送來的電石從發(fā)生器側面分別進入發(fā)生器的一、二層。在發(fā)生器攪拌和相應的水噴射作用下，乙炔氣體逸出，從發(fā)生器下部乙炔氣出口排出，進入除塵冷卻塔，進行除塵和冷卻處理。電石進入發(fā)生器一、二層后經攪拌從發(fā)生器中心孔下落至第三層，再經過攪拌從發(fā)生器三層層板的外周下落至發(fā)生器第四層層板，在第四層攪拌的作用下，四層層板上的電石從第四層層板中心孔落下至第五層，如此循環(huán)運動，最后電石渣從第十層中心孔排出，通過渣排出機排渣，電石渣被送入電石渣輸送機上運輸至水泥廠。

1.2、控制難點

2、系統(tǒng)結構

2.1、硬件構成

干法乙炔發(fā)生工序DCS系統(tǒng)由中央控制室、工程師站、PROFIBUS現(xiàn)場總線技術的分散I/O等子系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)的CPU為2個互為冗余的控制器CPU-410，PROFIBUS總線連接設備選用ET200M組件，信號模塊選用三十二點數(shù)字量輸入輸出模塊、八通道模擬量輸入輸出模塊以及四通道RTD輸入模塊，I/O模塊均支持熱插拔。工廠總線上以太網(wǎng)通訊設備選用SCALANCE X204-2（現(xiàn)場控制站使用）與SCALANCE X212-2（中央控制室使用）工業(yè)以太網(wǎng)交換機。中控室操作計算機選用DELL工控機，共設二臺服務器、一臺工程師站和十一臺操作員站。

2.2、軟件構成

本工程采用了西門子PCS7 V8.1軟件。編程組態(tài)主要使用了PCS7組成軟件中兩大軟件，即STEP7 與WINCC。編程語言采用CFC功能塊圖的形式。

2.3、網(wǎng)絡架構

工業(yè)以太網(wǎng)采用光纖環(huán)網(wǎng)架構，各自獨立，將生產線的各個現(xiàn)場站與中央控制室的服務器、工程師站連接在一起。環(huán)網(wǎng)的構架提高了系統(tǒng)的可靠性。兩個光纖環(huán)網(wǎng)在中央控制室連接在一起，使整個系統(tǒng)共用一臺工程師站。十一臺操作員站中從服務器讀取數(shù)據(jù)。服務器采用冗余結構，操作員站可在兩個服務器之間無擾切換，為生產的穩(wěn)定性和可靠性提供保證。

3、控制系統(tǒng)功能

3.1、控制系統(tǒng)功能

發(fā)生工序的控制系統(tǒng)具備較高的自動化水平，并保證其運行安全、可靠?？刂葡到y(tǒng)具有以下先進的控制及管理。

（1）設備分組：設備依據(jù)工藝段進行合理分組，各組設備依據(jù)聯(lián)鎖順序起停，既能單起單停，也能解鎖起停，當然這還受到啟動條件，保護條件的制約。

（2）控制回路：PID控制回路在干法乙炔發(fā)生工序必不可少，本項目控制回路主要包發(fā)生器的水流量調節(jié)，發(fā)生水箱的液位調節(jié)等，控制回路的投運使設備運行更加平穩(wěn)，降低了能耗，延長了設備的使用 壽命，也使工藝生產更為穩(wěn)定。

（3）自動控制：結合我工藝特點及設備的控制要求，對加料系統(tǒng)，列管冷卻器的反沖洗水等過程進行自動控制，使操作員將更多精力放在主要工藝設備的操作上。這些自動控制有效地降低了操作員勞動強度，提高了工作效率。

（4）緊急事故處理：對于發(fā)生可能對生產過程造成重大影響甚至會危害人身安全的事故，如發(fā)生器的乙炔泄漏導致的發(fā)生器壓力低;發(fā)生器層板氣相溫度高;出渣機故障等， 控制系統(tǒng)都會在第一時間做出響應，幫助操作員采取措施，將損失降到最低。

（5）歷史曲線：PCS7的數(shù)據(jù)歸檔功能，能使操作員查看任何時間點的數(shù)據(jù)。該項目同時歸檔近2000個生產數(shù)據(jù)，并保存1個月。利用趨勢窗口能很方便地查看數(shù)據(jù)變化趨勢并對其進行分析比較。系統(tǒng)還具有自由組態(tài)趨勢的功能，操作員可以將相關數(shù)據(jù)組態(tài)在一張趨勢圖中進行對比，方便查找事故原因及優(yōu)化操作。