[摘 要]：安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠15萬(wàn)噸焦油加工控制系統(tǒng)，采用冗余西門子S7-400控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由相互可替換的操作站、強(qiáng)大的關(guān)系型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支撐平臺(tái)、高可靠大容量冗余的過程控制站、PROFIBUS過程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分散型I／0等子系統(tǒng)組成，提高了系統(tǒng)的控制效果、產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量。 　　關(guān)鍵詞：焦油加工 控制系統(tǒng) 產(chǎn)量與質(zhì)量 　　1引言 　　安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠15萬(wàn)噸焦油加工屬于公司重要的技改項(xiàng)目之一，于2005年2月28日順利投產(chǎn)。按照工藝可劃分為：焦油蒸餾、改質(zhì)瀝青、餾分洗滌及酚鹽分解、工業(yè)萘蒸餾和綜合油庫(kù)等5個(gè)工段。整個(gè)過程對(duì)于藝參數(shù)的采集、監(jiān)控和管理以及電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)均由DCS系統(tǒng)完成。該控制系統(tǒng)采用了西門子的PCS7控制系統(tǒng)。SIMATIC_PCS7是西門子公司結(jié)合最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)，在西門子公司S5、S7系列可編程控制器及TELEPERM系列集散系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，面向所有過程控制應(yīng)用場(chǎng)合的先進(jìn)過程控制系統(tǒng)。投產(chǎn)1年來取得了明顯的效果。 　　2控制系統(tǒng)選型方案 　　由于15萬(wàn)噸焦油加工屬國(guó)內(nèi)首次設(shè)計(jì)，自控技術(shù)人員在結(jié)合了藝深入了解生產(chǎn)過程、分析工藝流程及工作環(huán)境、總結(jié)現(xiàn)有的控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)查研究，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性及可行性等方面反復(fù)論證，確定了系統(tǒng)的控制止標(biāo)及任務(wù)，提出了切實(shí)可行的總體設(shè)計(jì)及實(shí)施方案，形成了可行的控制系統(tǒng)的總體方案。 　　2．1控制系統(tǒng)選型及配置 　　通過論證結(jié)合焦油加工廠藝的具體特點(diǎn)，控制系統(tǒng)采用西門子PCS7過程控制系統(tǒng)，對(duì)操作站、控制站及通訊實(shí)行冗余配置，對(duì)改制瀝青和餾分洗滌及酚鹽分解工段的工藝檢測(cè)及控制項(xiàng)目，通過高速現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-DP通訊，實(shí)行遠(yuǎn)程終端控制。在設(shè)計(jì)控制方案時(shí)，考慮各種安全保護(hù)措施、故障診斷與處理、安全連鎖、不問斷電源等功能。該系統(tǒng)由相互可替換的操作站、強(qiáng)大的關(guān)系型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支撐平臺(tái)、高可靠大容量冗余的過程控制站、PROFIBUS過程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分散型I／O等子系統(tǒng)組成。 操作員站及工程師站均采用了戴爾工控機(jī)，并配有支持工業(yè)以太網(wǎng)的CP1613硬網(wǎng)卡，以分擔(dān)主機(jī)CPU的負(fù)荷；控制站采用了功能強(qiáng)大冗余CPU 414-4H，冗余采用事伺：同步技術(shù)，處理二進(jìn)制指令只需0.1μs，冗余的電源PS407及冗余的通訊處理模塊CP443-2，控制站與操作員站及工程師站之間配備了冗余的工業(yè)交換機(jī)ESM，并采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，使工業(yè)以太網(wǎng)通訊速率可以達(dá)到100M／s，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余。控制站與現(xiàn)場(chǎng)I／O之間采用了冗余12M／s現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS，I／O模塊支持帶電插拔。系統(tǒng)配置圖如圖1所示。 　　2．2控制系統(tǒng)選型依據(jù) 　　（1）該DCS控制系統(tǒng)采用西門子PCS7過程控制系統(tǒng)，經(jīng)過了專業(yè)技術(shù)人員的論證。 　?。?）該系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、速度快、穩(wěn)定性好，能滿足焦油加工工藝要求。 　?。?）PCS7過程控制系統(tǒng)在安鋼多個(gè)工程項(xiàng)目上應(yīng)用，已取得良好的效果。例如二軋廠一、二期加熱爐的改造，動(dòng)力廠鍋爐加熱系統(tǒng)等。 　?。?）具有較高的性能價(jià)格比。 　?。?）使用冗余自動(dòng)化系統(tǒng)，旨在降低生產(chǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。與生產(chǎn)故障所造成的損失相比，冗余自動(dòng)化系統(tǒng)與日俱增高投資成本相比通常顯得微不足到。 　?。?）對(duì)改制瀝青和餾分洗滌及酚鹽分解兩個(gè)工段的工藝檢測(cè)及控制項(xiàng)目，實(shí)行PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊遠(yuǎn)程終端控制，節(jié)省了大量的控制電纜，不但節(jié)約了投資，同時(shí)也提高了儀表工程的施工進(jìn)度。 　　3 PCS7控制系統(tǒng) 　　安鋼焦化廠焦油加工控制系統(tǒng)采用西門子PCS7過程控制系統(tǒng)。 　　系統(tǒng)配置為冗余的分布式控制系統(tǒng)。 　　3．1硬件配置部分 　　SIEMENS公司的過程控制器CPU414-4H和分布式I／O ET200M組成系統(tǒng)控制站。SIMATIC S7-400具有多種突出特點(diǎn)，包括模塊化、無(wú)風(fēng)扇、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)、高擴(kuò)展能力、冗余或非冗余結(jié)構(gòu)、完善的通訊能力、完整的系統(tǒng)功能、簡(jiǎn)潔的集中或分布式I／O連接等。 　　模塊為帶電可插拔配置，通道隔離，帶診斷，適合焦化系統(tǒng)的運(yùn)行安全。 　　冗余系統(tǒng)雖然前期投入較高，但是遠(yuǎn)低于故障或停產(chǎn)所帶來的損失。 監(jiān)控系統(tǒng)選用戴爾主機(jī)，DELL 21英寸純平彩色顯示器構(gòu)成其工程師站和／操作員站。全系統(tǒng)操作站是聯(lián)網(wǎng)、協(xié)調(diào)工作的。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、數(shù)據(jù)分布合理、操作速度快、人機(jī)界面友好、使用方便。 　　標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)SIEMENSSIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS過程現(xiàn)場(chǎng)總線（EN50170）所構(gòu)成的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的高可靠性、無(wú)阻塞和高速度（10-100M）。系統(tǒng)各操作站是全透明、全容錯(cuò)的。它們之間可以實(shí)現(xiàn)互相替代。網(wǎng)絡(luò)部分采用雙環(huán)容錯(cuò)光纖網(wǎng)絡(luò)，保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目宫F(xiàn)場(chǎng)干擾能力和高可靠性。 　　3．2軟件配置部分 　　工控機(jī)以Windows2000為支撐平臺(tái)。SIEMENS公司的PCS7TOOLSETV5.3作為下位機(jī)控制和上位機(jī)監(jiān)控軟件。PCS7WinCC監(jiān)控軟件為西門子和微軟公司合作的上位機(jī)監(jiān)控軟件。除完成一般性監(jiān)控軟件可以完成的功能外，還可以通過加入各種控件和C腳本編程完成更加復(fù)雜的功能。PCS7的運(yùn)行環(huán)境為NT4.0以上，加裝中文之星，界面可視化、結(jié)構(gòu)化、易于編程和硬件組態(tài)等。 　　為了使操作人員及時(shí)地掌握整個(gè)焦油加工計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，準(zhǔn)確地控制系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，方便操作，本系統(tǒng)需建立各類監(jiān)控顯示畫面，主要包括工藝生產(chǎn)過程總貌、焦油蒸餾、改質(zhì)瀝青、餾份洗滌及酚鹽分解、工業(yè)萘、綜合油庫(kù)、參數(shù)表、趨勢(shì)、報(bào)表、流量累計(jì)以及報(bào)警顯示等畫面。 　　3．3工作站功能 　　在本系統(tǒng)中的工程師／操作員工作站主要完成與下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換（數(shù)據(jù)采集），顯示各種已組態(tài)好的系統(tǒng)流程畫面、參數(shù)顯示畫面、PID控制畫面、趨勢(shì)曲線、報(bào)警畫面。并具有報(bào)警確認(rèn)、事件記錄和報(bào)表打印等功能。使工程師／操作員可以及時(shí)地了解裝置和機(jī)組的運(yùn)行情況，并采取有效的控制，以保證生產(chǎn)穩(wěn)定地運(yùn)行。 　　4控制方案 　　PCS7控制系統(tǒng)通過冗余的PROFIBUS-DP總線帶有7個(gè)ET200站，2個(gè)遠(yuǎn)程圖爾克I／O站，與其所帶的設(shè)備連接和通訊，并按系統(tǒng)要求完成各自的功能。 　?。?）數(shù)據(jù)采集與顯示。將整個(gè)焦油加工的熱工參數(shù)如溫度、壓力、流量及液位等201個(gè)模擬輸入量全部集中到中控室顯示并記錄其歷史趨勢(shì)。 　?。?）焦油加工所有的泵或風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)只能在現(xiàn)場(chǎng)操作，停止有兩種操作方式：現(xiàn)場(chǎng)本地操作或中控室遠(yuǎn)程操作，其運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行／停止／故障）通過顏色的變化或閃爍顯示于操作界面。開關(guān)量輸入共計(jì)233點(diǎn)，開關(guān)量輸出123點(diǎn)。 　?。?）控制回路33個(gè)，主要是溫度、流量和液位的控制，其中5個(gè)流量采用交流變頻控制，節(jié)約了能源。 　?。?）報(bào)警設(shè)置和報(bào)表打印。有輕報(bào)警發(fā)生時(shí)，報(bào)警區(qū)域黃色閃爍；有重報(bào)警發(fā)生時(shí)，報(bào)警區(qū)域紅色閃爍且鳴笛，警示操作員注意，等待處理以保證安全生產(chǎn)。 　　5運(yùn)行效果 　　安鋼焦化廠15萬(wàn)噸焦油加工計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用具有技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化水平高，操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)具有推廣價(jià)值。 來源：中國(guó)儀器儀表