[摘 要]：安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠15萬噸焦油加工控制系統，采用冗余西門子S7-400控制系統。該系統由相互可替換的操作站、強大的關系型分布式數據庫支撐平臺、高可靠大容量冗余的過程控制站、PROFIBUS過程現場總線技術的分散型I／0等子系統組成，提高了系統的控制效果、產品產量與質量。 　　關鍵詞：焦油加工 控制系統 產量與質量 　　1引言 　　安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠15萬噸焦油加工屬于公司重要的技改項目之一，于2005年2月28日順利投產。按照工藝可劃分為：焦油蒸餾、改質瀝青、餾分洗滌及酚鹽分解、工業萘蒸餾和綜合油庫等5個工段。整個過程對于藝參數的采集、監控和管理以及電機運行狀態均由DCS系統完成。該控制系統采用了西門子的PCS7控制系統。SIMATIC_PCS7是西門子公司結合最先進的計算機軟、硬件技術，在西門子公司S5、S7系列可編程控制器及TELEPERM系列集散系統的基礎上，面向所有過程控制應用場合的先進過程控制系統。投產1年來取得了明顯的效果。 　　2控制系統選型方案 　　由于15萬噸焦油加工屬國內首次設計，自控技術人員在結合了藝深入了解生產過程、分析工藝流程及工作環境、總結現有的控制經驗的基礎上，通過調查研究，從合理性、經濟性、安全可靠性及可行性等方面反復論證，確定了系統的控制止標及任務，提出了切實可行的總體設計及實施方案，形成了可行的控制系統的總體方案。 　　2．1控制系統選型及配置 　　通過論證結合焦油加工廠藝的具體特點，控制系統采用西門子PCS7過程控制系統，對操作站、控制站及通訊實行冗余配置，對改制瀝青和餾分洗滌及酚鹽分解工段的工藝檢測及控制項目，通過高速現場總線PROFIBUS-DP通訊，實行遠程終端控制。在設計控制方案時，考慮各種安全保護措施、故障診斷與處理、安全連鎖、不問斷電源等功能。該系統由相互可替換的操作站、強大的關系型分布式數據庫支撐平臺、高可靠大容量冗余的過程控制站、PROFIBUS過程現場總線技術的分散型I／O等子系統組成。 操作員站及工程師站均采用了戴爾工控機，并配有支持工業以太網的CP1613硬網卡，以分擔主機CPU的負荷；控制站采用了功能強大冗余CPU 414-4H，冗余采用事伺：同步技術，處理二進制指令只需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交換機ESM，并采用環形網絡，使工業以太網通訊速率可以達到100M／s，同時實現網絡冗余。控制站與現場I／O之間采用了冗余12M／s現場總線PROFIBUS，I／O模塊支持帶電插拔。系統配置圖如圖1所示。 　　2．2控制系統選型依據 　　（1）該DCS控制系統采用西門子PCS7過程控制系統，經過了專業技術人員的論證。 　　（2）該系統具有功能強、速度快、穩定性好，能滿足焦油加工工藝要求。 　　（3）PCS7過程控制系統在安鋼多個工程項目上應用，已取得良好的效果。例如二軋廠一、二期加熱爐的改造，動力廠鍋爐加熱系統等。 　　（4）具有較高的性能價格比。 　　（5）使用冗余自動化系統，旨在降低生產故障的風險。與生產故障所造成的損失相比，冗余自動化系統與日俱增高投資成本相比通常顯得微不足到。 　　（6）對改制瀝青和餾分洗滌及酚鹽分解兩個工段的工藝檢測及控制項目，實行PROFIBUS-DP現場總線通訊遠程終端控制，節省了大量的控制電纜，不但節約了投資，同時也提高了儀表工程的施工進度。 　　3 PCS7控制系統 　　安鋼焦化廠焦油加工控制系統采用西門子PCS7過程控制系統。 　　系統配置為冗余的分布式控制系統。 　　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組成系統控制站。SIMATIC S7-400具有多種突出特點，包括模塊化、無風扇、堅固的設計、高擴展能力、冗余或非冗余結構、完善的通訊能力、完整的系統功能、簡潔的集中或分布式I／O連接等。 　　模塊為帶電可插拔配置，通道隔離，帶診斷，適合焦化系統的運行安全。 　　冗余系統雖然前期投入較高，但是遠低于故障或停產所帶來的損失。 監控系統選用戴爾主機，DELL 21英寸純平彩色顯示器構成其工程師站和／操作員站。全系統操作站是聯網、協調工作的。系統運轉可靠、數據分布合理、操作速度快、人機界面友好、使用方便。 　　標準的以太網SIEMENSSIMATICNET工業以太網、PROFIBUS過程現場總線（EN50170）所構成的三級網絡的體系結構保證了系統數據通訊的高可靠性、無阻塞和高速度（10-100M）。系統各操作站是全透明、全容錯的。它們之間可以實現互相替代。網絡部分采用雙環容錯光纖網絡，保證了網絡系統數據傳輸的抗現場干擾能力和高可靠性。 　　3．2軟件配置部分 　　工控機以Windows2000為支撐平臺。SIEMENS公司的PCS7TOOLSETV5.3作為下位機控制和上位機監控軟件。PCS7WinCC監控軟件為西門子和微軟公司合作的上位機監控軟件。除完成一般性監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雜的功能。PCS7的運行環境為NT4.0以上，加裝中文之星，界面可視化、結構化、易于編程和硬件組態等。 　　為了使操作人員及時地掌握整個焦油加工計算機控制系統運行情況，準確地控制系統平穩運行，方便操作，本系統需建立各類監控顯示畫面，主要包括工藝生產過程總貌、焦油蒸餾、改質瀝青、餾份洗滌及酚鹽分解、工業萘、綜合油庫、參數表、趨勢、報表、流量累計以及報警顯示等畫面。 　　3．3工作站功能 　　在本系統中的工程師／操作員工作站主要完成與下位機的數據交換（數據采集），顯示各種已組態好的系統流程畫面、參數顯示畫面、PID控制畫面、趨勢曲線、報警畫面。并具有報警確認、事件記錄和報表打印等功能。使工程師／操作員可以及時地了解裝置和機組的運行情況，并采取有效的控制，以保證生產穩定地運行。 　　4控制方案 　　PCS7控制系統通過冗余的PROFIBUS-DP總線帶有7個ET200站，2個遠程圖爾克I／O站，與其所帶的設備連接和通訊，并按系統要求完成各自的功能。 　　（1）數據采集與顯示。將整個焦油加工的熱工參數如溫度、壓力、流量及液位等201個模擬輸入量全部集中到中控室顯示并記錄其歷史趨勢。 　　（2）焦油加工所有的泵或風機的啟動只能在現場操作，停止有兩種操作方式：現場本地操作或中控室遠程操作，其運行狀態（運行／停止／故障）通過顏色的變化或閃爍顯示于操作界面。開關量輸入共計233點，開關量輸出123點。 　　（3）控制回路33個，主要是溫度、流量和液位的控制，其中5個流量采用交流變頻控制，節約了能源。 　　（4）報警設置和報表打印。有輕報警發生時，報警區域黃色閃爍；有重報警發生時，報警區域紅色閃爍且鳴笛，警示操作員注意，等待處理以保證安全生產。 　　5運行效果 　　安鋼焦化廠15萬噸焦油加工計算機控制系統新技術應用具有技術先進，自動化水平高，操作簡便，運行穩定可靠，經濟效益顯著等特點，在國內具有推廣價值。 來源：中國儀器儀表