西門子PCS7系統(tǒng)在北海潿洲炭黑自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用

一．北海潿洲炭黑自動(dòng)化工程簡介

北海潿洲炭黑自動(dòng)化生產(chǎn)線自控系統(tǒng)方案的技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：

１． 系統(tǒng)軟硬件總體要求

1) 系統(tǒng)先進(jìn)成熟可擴(kuò)展，以便今后建立全廠級(jí)的控制－管理一體化；

2) 系統(tǒng)組態(tài)軟件平臺(tái)采用Windows NT操作系統(tǒng)；

3) 系統(tǒng)提供高級(jí)語言接口和高級(jí)算法；

4) 系統(tǒng)提供在流程畫面上支持控制調(diào)節(jié)窗口、報(bào)警窗口和報(bào)表窗口等；

5) 系統(tǒng)具有操作員級(jí)的控制站和I/O模板運(yùn)行狀態(tài)自診斷及顯示功能；

6) 系統(tǒng)具備帶電插拔功能；

7) 系統(tǒng)冗余功能：通訊網(wǎng)絡(luò)、控制器和電源都要求冗余。

２． 系統(tǒng)功能要求

1) 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)功能：雙閉環(huán)控制調(diào)節(jié)回路14個(gè)；單閉環(huán)控制調(diào)節(jié)回路13個(gè)；遠(yuǎn)程手操調(diào)節(jié)回路14個(gè)。

2) 安全連鎖系統(tǒng)功能：包括有各反應(yīng)爐溫度、風(fēng)機(jī)、水泵安全連鎖信號(hào)和天然氣、一氧化炭濃度探測安全連鎖信號(hào)。

3) 顯示操作打印系統(tǒng)功能：高分辨率各種畫面直觀顯示，鼠標(biāo)操作，屏幕列表報(bào)警，實(shí)時(shí)參數(shù)、狀態(tài)和操作記錄等報(bào)表打印。

4) 信號(hào)處理系統(tǒng)功能：AI合計(jì)102路，AO合計(jì)48路，DI合計(jì)134點(diǎn)，DO合計(jì)63點(diǎn)。

二、自控系統(tǒng)方案

本工程采用德國西門子公司基于全集成自動(dòng)思想化的新一代過程控制系統(tǒng)PCS7，具體系統(tǒng)方案既保證其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，又保證用戶在使用后在當(dāng)前激烈的市場競爭中穩(wěn)操勝券經(jīng)過仔細(xì)分析、對(duì)比和研究上述系統(tǒng)需求，我們選定的集成方案見附圖。有關(guān)該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)簡述如下：

１． 工程師站和操作員站的特點(diǎn)

1) 充分貫徹西門子公司全集成自動(dòng)化的思想，系統(tǒng)具有統(tǒng)一的通訊、統(tǒng)一的組態(tài)工具、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，消除了傳統(tǒng)的DCS與PLC之間的鴻溝；

2) 監(jiān)控軟件WinCC (視窗控制中心)為基于 Windows 95/NT操作系統(tǒng)的開放 型全圖形化R人機(jī)操作界面，具有組態(tài)方便，操作簡單的特點(diǎn)；

3) Win CC擁有完備的工業(yè)圖形庫，如閥門、反應(yīng)罐、模擬傳統(tǒng)顯示儀表、管道等, 方便了工程師設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的過程畫面；

4) 人機(jī)界面具有良好的開放性， 支持以太網(wǎng)、Profibus、RS232、RS422/485等通訊方式，支持TCP/IP、網(wǎng)絡(luò)DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議;

5) 操作員界面為全漢化界面，并且具有動(dòng)態(tài)語言切換功能，有利于出口項(xiàng)目的開發(fā)和調(diào)試；

6) Win CC提供獨(dú)特的組態(tài)向?qū)В?詳細(xì)的在線幫助，多媒體自學(xué)軟件, 以及全 套中文使用手冊(cè)和參考手冊(cè)，有利于用戶在較短的時(shí)間內(nèi)快速掌握;

２． 系統(tǒng)通信功能特點(diǎn)

1) PROFIBUS-FMS通信協(xié)議運(yùn)行于WindowsJNT環(huán)境，用于上位機(jī)與控制器間的實(shí)時(shí)通

2) MPI通信協(xié)議運(yùn)行于WindowsLNT環(huán)境，用于上位機(jī)與控制器間的編程組態(tài)通訊；

3) PROFIBUS-DP通信協(xié)議運(yùn)行于Windows NT環(huán)境，用于控制器與ET-200 擴(kuò)展I/O間的實(shí)時(shí)通訊， 速度可達(dá)12M，距離可達(dá)9.6公里(電纜)或 90公里 (光纜)。

３． 控制器和I/O模板特點(diǎn)

1) S7系列控制器和 I/O卡件可靠性高，MTBF在數(shù)十萬小時(shí)以上（最短MTBF ＝19.6年）；

1) 模擬量輸入卡具有兩線制變送器配電功能，所有類型的I/O信號(hào)均有本安卡件供選擇；

2) 所有模塊均有完善的自診斷功能、傳感器斷線監(jiān)測功能、在線插拔功能，保證了系統(tǒng)安全、長時(shí)間運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性；

４． 控制組態(tài)軟件特點(diǎn)

1) 系統(tǒng)提供完善的符合IEC1131標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)工具，包括梯形圖（LADER）、語句表（STL）、連續(xù)功能圖（CFC）、順序功能圖（SFC）、結(jié)構(gòu)化語言（SCL），且各種組態(tài)工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷；

2) 系統(tǒng)提供近500個(gè)CFC標(biāo)準(zhǔn)功能塊庫，提高了系統(tǒng)組態(tài)效率，縮短了工程周期；

５． 冗余系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1) 控制器冗余系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙控制器冗余切換的功能，當(dāng)主控的CPU出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)CPU自動(dòng)地接替主控CPU的工作， 切換時(shí)間為毫秒級(jí)。

2) 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP協(xié)議的ET200M I/O站冗余通訊接口和電纜，實(shí)現(xiàn)與 雙控制器（CPU）的 冗余通訊；

3) 電源冗余功能：10A 直流電源冗余配置，用于CPU和模板供電；

三、解決實(shí)施中出現(xiàn)的問題

科技由于該工程是我公司第一次應(yīng)用西門子PCS7冗余系統(tǒng)，在整個(gè)實(shí)施過程中遇到了一些較小的技術(shù)問題，但在西門子公司技術(shù)的大力支持和我公司的共同努力下，都得到了圓滿解決。在此將問題和解決辦法說明如下，以供參考：

１． 問題：新購的EPSON公司LQ-1600-KIII打印機(jī)無NT4.0打印驅(qū)動(dòng)程序，不 能打印。

辦法：安裝EPSON公司LQ-1600-KI FOR NT4.0打印驅(qū)動(dòng)程序即可。

２． 問題：炭研院原來未提聲卡報(bào)警要求，后用戶要求增加，但訂西門子聲卡來不及。

辦法：購買普通電腦聲卡，并編寫相應(yīng)程序解決。

四、 結(jié)論和體會(huì)

集合本系統(tǒng)是根據(jù)炭黑設(shè)計(jì)院為北海潿洲終端炭黑廠建設(shè)工程自控系統(tǒng)所提技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，結(jié)合西門子先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)PCS7的特點(diǎn)，特別是應(yīng)用冗余技術(shù)進(jìn)行配置選型優(yōu)化設(shè)計(jì)，才得以中標(biāo)的。同時(shí)在整個(gè)實(shí)施過程中確實(shí)遇到的一些技術(shù)問題，不僅做到完全滿足招標(biāo)書的技術(shù)條款，現(xiàn)場按期通過調(diào)試，并且一次投運(yùn)成功，獲得了化工部炭研院和中國海洋石油南海西部公司北海潿洲終端炭黑廠的一致好評(píng)。