PCS7系统在聚苯乙烯装置的应用(转载)
日期：2006-5-15 23:38:34 来源：本站整理
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PCS7系统在聚苯乙烯装置的应用(转载)
柳乃福先生，南京扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司工程师。
扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司是于1997投产的年产10.2万吨聚苯乙烯等产品的中德合资企业。聚苯乙烯装置共有A、B两套用于加热反应器夹套管线的热媒单元HU4911，反应器温度决定产品的质量和负荷，所以热媒单元在聚苯乙烯装置中具有非常重要的地位。
一 原控制系统的状况及改造设想
1. 控制系统状况
原控制系统是由盘装调节器、继电器和S5-115 PLC组成的一套常规控制系统，在几年运行过程中，该系统存在许多问题：(1)部分继电器使用年限已到，多次出现误动作；(2)S5-115 PLC经常出现失灵，需人工手动干预，存在安全隐患；(3)原点火顺控器为机械式，程序步和步时间无法重新设置；(4)点火程序执行过程中没有操作显示画面，点火中出现故障时无法很快查找出原因，也就无法根据实际燃料变化调整点火顺序控制的步时间。每次点火花费时间很多，不仅浪费燃料，且易出事故。
2. 改造设想
因原控制系统不适应稳定生产要求，公司决定除保留部分与电气相连接的继电器外，将调节控制、点火程序、安全联锁全部改造为DCS系统。根据原控制模式，为减少改造难度，控制处理机和现场I/O组件仍采取分开安装方式，以便于维护和管理，同时提高了安全可靠性。操作显示除保留原现场仪表盘外，增加操作站控制显示，实现集中控制管理。
二 系统配置方案和特点
1. 硬件构成
鉴于HU4911热媒单元在装置中所处的重要位置，我们充分考虑了系统安全可靠性，采用以S7-400H为主控制器构成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O处理单元采用ET200M。为保证通信可靠性，电源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP总线采用光纤通信，保证了系统安全等级需求。热媒单元控制系统结构如图1。系统主要特点：(1)用标准化硬件平台，技术成熟、可靠。软件环境标准、开放，产品具有延续性，备件供应简便，CPU分级系列，I/O扩展系列以及对带有与Profibus相连接口功能的广泛选择，可实现多种控制与集成配置方案。(2)基于标准S7-400模板的S7-400H是一个容错(冗余)的PLC，可有效减少生产的停机危险，更适用于那些需尽量避免故障停机时间的场合。容错性通过两个并行中央控制器实现，其CPU通过光纤连接，并通过冗余Profibus-DP总线对冗余I/O进行控制。错误发生时，将会出现一个无碰撞传输控制，热备单元将在中断处继续执行而不丢失任何信息。(3)PLC采用双控制器、双电源模块、双通信模块，系统有无扰动切换功能，容错型和安全型可满足供电中断和故障保护等特殊要求，提高系统可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的温度环境中运行，具有极高适用性；(5)Profibus-DP总线技术的应用，大大提高了现场仪表与其他智能设备间的数据交换能力。(6)PCS7软件包括硬件驱动程序及Step7和WinCC，可集成化为一体，如在Step7中定义的变量和消息在WinCC和其他软件中均可使用，又因其基于Windows平台，易修改、方便维护。高效的组态软件与Step7和图形工程工具的高级语言相结合，所有项目数据存储在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通过Profibus总线与S7-400H控制处理机相连，实现CPU冗余和通信冗余。
2. 工程软件设计
控制系统改造设计软件主要由热媒单元安全联锁功能软件、点火顺控程序软件和显示操作软件3部分组成。
(1)热媒单元的安全联锁功能软件：联锁系统原理见图2。每套热媒单元须在满足图2工艺条件下，才能进入点火顺控程序。当条件满足后，按下解锁UNLOCK按钮，Safety Chain恢复正常。按下Ignition Reset按钮，点火顺控程序解锁并返回初始步。这时必须在现场表盘上按下点火按钮(burner on ready to run)，Monitor Chain恢复正常，进入点火顺控程序。
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扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司是于1997投产的年产10.2万吨聚苯乙烯等产品的中德合资企业。聚苯乙烯装置共有A、B两套用于加热反应器夹套管线的热媒单元HU4911，反应器温度决定产品的质量和负荷，所以热媒单元在聚苯乙烯装置中具有非常重要的地位。
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一 原控制系统的状况及改造设想
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1. 控制系统状况
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原控制系统是由盘装调节器、继电器和S5-115 PLC组成的一套常规控制系统，在几年运行过程中，该系统存在许多问题：(1)部分继电器使用年限已到，多次出现误动作；(2)S5-115 PLC经常出现失灵，需人工手动干预，存在安全隐患；(3)原点火顺控器为机械式，程序步和步时间无法重新设置；(4)点火程序执行过程中没有操作显示画面，点火中出现故障时无法很快查找出原因，也就无法根据实际燃料变化调整点火顺序控制的步时间。每次点火花费时间很多，不仅浪费燃料，且易出事故。
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2. 改造设想
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因原控制系统不适应稳定生产要求，公司决定除保留部分与电气相连接的继电器外，将调节控制、点火程序、安全联锁全部改造为DCS系统。根据原控制模式，为减少改造难度，控制处理机和现场I/O组件仍采取分开安装方式，以便于维护和管理，同时提高了安全可靠性。操作显示除保留原现场仪表盘外，增加操作站控制显示，实现集中控制管理。
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二 系统配置方案和特点
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1. 硬件构成
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鉴于HU4911热媒单元在装置中所处的重要位置，我们充分考虑了系统安全可靠性，采用以S7-400H为主控制器构成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O处理单元采用ET200M。为保证通信可靠性，电源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP总线采用光纤通信，保证了系统安全等级需求。热媒单元控制系统结构如图1。系统主要特点：(1)用标准化硬件平台，技术成熟、可靠。软件环境标准、开放，产品具有延续性，备件供应简便，CPU分级系列，I/O扩展系列以及对带有与Profibus相连接口功能的广泛选择，可实现多种控制与集成配置方案。(2)基于标准S7-400模板的S7-400H是一个容错(冗余)的PLC，可有效减少生产的停机危险，更适用于那些需尽量避免故障停机时间的场合。容错性通过两个并行中央控制器实现，其CPU通过光纤连接，并通过冗余Profibus-DP总线对冗余I/O进行控制。错误发生时，将会出现一个无碰撞传输控制，热备单元将在中断处继续执行而不丢失任何信息。(3)PLC采用双控制器、双电源模块、双通信模块，系统有无扰动切换功能，容错型和安全型可满足供电中断和故障保护等特殊要求，提高系统可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的温度环境中运行，具有极高适用性；(5)Profibus-DP总线技术的应用，大大提高了现场仪表与其他智能设备间的数据交换能力。(6)PCS7软件包括硬件驱动程序及Step7和WinCC，可集成化为一体，如在Step7中定义的变量和消息在WinCC和其他软件中均可使用，又因其基于Windows平台，易修改、方便维护。高效的组态软件与Step7和图形工程工具的高级语言相结合，所有项目数据存储在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通过Profibus总线与S7-400H控制处理机相连，实现CPU冗余和通信冗余。
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2. 工程软件设计
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