西門子全集成自動(dòng)化
西門子全集成自動(dòng)化（ TIA ）及 Profibus 通訊在吉林化纖長絲原液項(xiàng)目中的應(yīng)用 點(diǎn)擊次數(shù) : 【摘 要 】 SIMATIC PCS7 是西門子公司推出的一套滿足現(xiàn)場使用要求的現(xiàn)代化 DCS 控制系 統(tǒng)。 本文以吉林化纖長絲原液項(xiàng)目為實(shí)例， 淺談關(guān)于使用 PCS7 V6.0 實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化的系 統(tǒng)配制方案。 舉例介紹如何將在此項(xiàng)目中應(yīng)用到的支持 Profibus 通訊協(xié)議的西門子及第三方 設(shè)備連接到 DCS 系統(tǒng)當(dāng)中，并使用 PCS7 V6.0 對其進(jìn)行監(jiān)視和控制。 【 關(guān) 鍵 詞 】 全集成自動(dòng)化 Profibus 通訊 SIMATIC PDM Web Navigator 一、 項(xiàng)目簡介 1 、 吉林化纖股份公司簡介： 吉林化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司始建于 1960 年，是從事化纖生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、建筑安 裝于一體的大型企業(yè)， 是中國 500 強(qiáng)脊梁企業(yè)之一。 公司主導(dǎo)產(chǎn)品包括粘膠短纖維、 粘膠長 絲、腈綸纖維、化纖漿粕在內(nèi)的四大系列 180 多個(gè)品種，總生產(chǎn)能力 26.3 萬噸，其中年產(chǎn) 粘膠短纖維 5.5 萬噸，粘膠長絲 2.2 萬噸，腈綸纖維 13.6 萬噸，化纖漿粕 5 萬噸。 2 、 工藝簡介： 制造粘膠的基本原料是槳粕。 漿粕的基本成分是纖維素。 纖維素是不溶于水， 也不 溶于堿溶液的固體物質(zhì)。 要使纖維素變成粘膠， 必須先經(jīng)過浸漬堿化， 把纖維素變成堿纖維， 再使堿纖維與二硫化碳作用而變成纖維素黃酸鈉， 纖維素黃酸鈉用稀堿溶液溶解， 就可以得 到粘膠。這就是粘膠制造的基本原理。 為了使產(chǎn)品質(zhì)量保持均勻、 穩(wěn)定， 首先把一定量的不同批號(hào)的漿粕混合均勻， 這在 生產(chǎn)中稱為混粕。 將漿粕用 20% 左右的燒堿溶液浸泡，進(jìn)行堿化得到的堿纖維，在生產(chǎn)中稱為浸漬。 然后，放掉多余的堿液，并從堿纖維中壓出，生產(chǎn)中稱為壓榨。 用粉碎設(shè)備將塊狀的堿纖維粉碎成較細(xì)小的堿纖維素顆粒，在生產(chǎn)中稱為粉碎。 將粉碎成細(xì)小、 松散顆粒的堿纖維素，在空氣中放置，經(jīng)過一定的時(shí)間，使堿纖維素分子發(fā) 生氧化降解，并降低纖維素的聚合度。這個(gè)過程叫做老化，在生產(chǎn)中稱為老成。 在老成后的堿纖維素中，加入二硫化碳， 進(jìn)行黃化反應(yīng)， 制成纖維素黃酸鈉， 在生 產(chǎn)中稱為黃化。 然后加入稀堿溶液和軟水， 使纖維素黃酸鈉溶解而制成粘膠， 生產(chǎn)中稱為溶 解。為了使各批粘膠的質(zhì)量比較均勻，還要把批次相近的粘膠進(jìn)行混合，生產(chǎn)中稱為混合。 混合后的粘膠要經(jīng)過過濾和脫泡， 以便除去粘膠中未溶解的物質(zhì)顆粒和排除粘膠中 的氣泡，以提高粘膠的純凈度和清潔度，防止紡絲時(shí)噴絲孔堵塞。粘膠的溶解、混合、過濾 和脫泡過程， 需要一定的時(shí)間， 在這段時(shí)間里， 粘膠內(nèi)部的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)也在發(fā)生變 化，變化的這段時(shí)間稱為粘膠的熟成過程。 3 、 設(shè)備清單： 二、 全集成自動(dòng)化（ TIA ）的實(shí)現(xiàn) 1 、 全集成自動(dòng)化（ TIA ） 簡介 隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷提高， 企業(yè)對于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求也有所改變。 因此要 求現(xiàn)代化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須具有降低成本、保證質(zhì)量、控制精確、 安全性高等特點(diǎn)。全 集成自動(dòng)化正是為順應(yīng)現(xiàn)代化控制系統(tǒng)的變革趨勢而產(chǎn)生的。 它克服生產(chǎn)設(shè)備之間 “自動(dòng)化 孤島效應(yīng)”式單機(jī)自動(dòng)化，成為當(dāng)今自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成的主導(dǎo)理念。 全集成自動(dòng)化 （ TIA ） 提供給我們一個(gè)全模塊化的控制系統(tǒng)， 各自部件可進(jìn)行單獨(dú)擴(kuò)展， 并能組合在一起形成高集成度的自動(dòng)化操作系統(tǒng)。全集成自動(dòng)化（ TIA ）不僅通過現(xiàn)場總線 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自身與現(xiàn)場設(shè)備的縱向集成， 同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)系。 使 通訊覆蓋整個(gè)企業(yè)， 從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制、 制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)三者的完 美結(jié)合，確保了現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的及時(shí)、精確和統(tǒng)一。 2 、 全集成自動(dòng)化（ TIA ）技術(shù)在本項(xiàng)目中的實(shí)現(xiàn) 在本項(xiàng)目中， AS 417-4H 以下的現(xiàn)場總線采用冗余 Profibus DP 進(jìn)行通訊， 通過 Y-LINK 、 DP/PA-LINK 轉(zhuǎn)換成與現(xiàn)場設(shè)備相同的通訊協(xié)議從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 Redundant OS Server 與 AS 417-4H 之間、 OS Client 與 Redundant OS Server 之間采用以太網(wǎng)（ 100M/s ） 進(jìn)行通訊，保證了大數(shù)據(jù)量通訊的安全、穩(wěn)定、及時(shí)。通過 OSM 預(yù)留了與其它系統(tǒng)進(jìn)行通 訊的通訊接口，從而避免了“自動(dòng)化孤島效應(yīng)” ，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部所有自動(dòng)化控制系統(tǒng)全集 成自動(dòng)控制。 Web Navigator Server 與 Web Navigator Client 之間采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊， Web Navigator Client 可通過 IE 瀏覽器輕松的監(jiān)視現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)了辦公全集成自 動(dòng)化。從而方便了成本核算、原料調(diào)配，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間提高了生產(chǎn)效率。 全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)― TIA 在電廠輸煤控制中的應(yīng)用 產(chǎn)品部門： CD 所屬行業(yè)：辦公樓 / 商業(yè)營業(yè)用房 來源： Siemens 一、引言： 全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng) ― TIA 在電廠輸煤控制中的應(yīng)用 在火力發(fā)電廠鍋爐的單爐 / 單磨燃煤的計(jì)量準(zhǔn)確問題一直是影響電廠發(fā)電成本正平 衡統(tǒng)計(jì)的頑癥， 更是燃煤發(fā)熱量和鍋爐燃燒效率統(tǒng)計(jì)計(jì)算尚無法解決的棘手問題。 因此， 目 前國內(nèi)絕大多數(shù)稍早些的火力發(fā)電廠由于沒有測取單爐燃煤計(jì)量的準(zhǔn)確方法， 其成本核算往 往依據(jù)反平衡法來求取發(fā)電煤耗和單位生產(chǎn)成本， 亦無法在開放的電力市場上網(wǎng)競價(jià)中準(zhǔn)確 地知道生產(chǎn)成本。 前不久某電廠委托本公司對該廠的輸煤控制和入爐煤計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行全面改 造以解決生產(chǎn)成本核算問題。 鑒于該工程要在整個(gè)電廠正常發(fā)電的情況下進(jìn)行， 且改造的內(nèi) 容比較大， 涉及的面比較廣。 因此決定分兩步對該項(xiàng)目進(jìn)行改造， 先期進(jìn)行輸煤控制系統(tǒng)的 改造而后進(jìn)行輸煤入爐煤軟測量的改造， 以期最終達(dá)到單爐瞬時(shí)燃料計(jì)量及動(dòng)態(tài)生產(chǎn)成本核 算的目的。 一、工藝布置及其設(shè)備特點(diǎn) 該電廠的輸煤工藝系統(tǒng)比一般的火力發(fā)電廠要復(fù)雜得多， 它先后由一、 二期工程來構(gòu)成 現(xiàn)在的輸煤系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)之間即獨(dú)立又有相互交叉的工藝連接，同時(shí)要為六臺(tái)發(fā)電機(jī)組供 煤。 雖然本次僅涉及煤場至入爐煤斗之間的輸煤控制系統(tǒng)設(shè)備改造， 但為了安全可靠地實(shí)現(xiàn) 改造， 又不影響所有機(jī)組的正常運(yùn)行， 因此將該項(xiàng)目分兩步進(jìn)行： 第一步先將輸煤控制系統(tǒng) 改造而后再將入爐煤計(jì)量部分改造。本文所介紹就是第一部分的內(nèi)容，其工藝布置如圖： 各工藝段所包含的設(shè)備有輸煤皮帶機(jī)、葉輪給煤機(jī)、往復(fù)式給煤機(jī)、碎煤機(jī)滾軸篩、帶 式除鐵器、圓盤除鐵器、精細(xì)除鐵器、犁煤器、切換擋板、拉繩開關(guān)和跑扁開關(guān)等組成。其 它如撕裂，打滑，堵煤等保護(hù)開關(guān)均不進(jìn)本控制系統(tǒng)。 二、工藝流程 輸煤工藝流程的主要特點(diǎn)是流程距離長， 分布點(diǎn)比較廣， 工藝設(shè)備的控制回路比較簡單； 現(xiàn)場環(huán)境粉塵很大，比較惡劣。 依據(jù)電力企業(yè)輸煤運(yùn)行規(guī)程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 輸煤系統(tǒng)控制必須設(shè)有就地控制、 集中控制和程 序控制三級(jí)控制手段， 同時(shí)輸煤系統(tǒng)啟停或緊急故障時(shí)， 必須遵循啟動(dòng)時(shí)按逆煤流順序逐一 啟動(dòng)設(shè)備； 停止給煤時(shí)按正煤流順序逐一停止設(shè)備的原則進(jìn)行控制操作。 其工藝流程聯(lián)鎖如 圖： 從上輸煤工藝聯(lián)鎖流程圖分析得知， 在控制系統(tǒng)程序組態(tài)時(shí)， 應(yīng)嚴(yán)格按照該流程進(jìn)行設(shè) 計(jì)及組態(tài)，以確保設(shè)備和人生的安全。有關(guān)程序控制的編程亦必須遵循系統(tǒng)聯(lián)鎖的原則下， 方可靈活組合。 三、控制系統(tǒng)拓?fù)?根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際狀況和輸煤工藝控制的技術(shù)規(guī)范要求：我公司推薦采用 SIEMENS TIA 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。以滿足輸煤系統(tǒng)狹長的輸煤棧橋在一側(cè)布置的電纜橋架，該橋架既要敷設(shè) 6000V AC 動(dòng)力電纜，又同時(shí)要敷設(shè)控制和通訊電纜，因此電 纜周圍的共模和差模干擾信號(hào)必然要影響控制系統(tǒng)的通訊質(zhì)量， 甚至于使得控制系統(tǒng)不 能正常工作。為此我公司選用 PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線來組成網(wǎng)絡(luò)用光電交換機(jī) OLM 來 完成與主控制器之間的信號(hào)交換。 因?yàn)椴捎昧斯饫w傳輸通訊， 可將電磁場對通訊設(shè)備的干擾 影響降至最低程度， 真正達(dá)到阻斷干擾的目的。 該輸煤系統(tǒng)的設(shè)備動(dòng)力電源供電電壓等級(jí)有 兩類， 即 380V AC 和 6000V AC 兩種。 經(jīng)本次改造， 凡涉及 380V AC 供電的電動(dòng)機(jī)控制回路 都徹底改為 SIMOCODE 和 COMPACT STARTER 共計(jì) 95 臺(tái)套；凡 6000V AC 供電和一些不能作徹底改造的電 動(dòng)機(jī)及其設(shè)備改為 LOGO 共計(jì) 34 臺(tái)套。這些設(shè)備的控制回路都必須與 FCS 的信號(hào)連接， 以交換兩個(gè)系統(tǒng)之間的信息。 它以主控制器 AS-417-2 作為主站，通過以太網(wǎng)交換機(jī) ESM 連接到四臺(tái)安裝有以太網(wǎng) 卡 CP-1613 的工控機(jī)上，每臺(tái)的 HIM 系統(tǒng)界面選用 WIN CC V5.2 版本，主控制器除了自 身帶有的 PROFIBUS-DP 接口外，另外又配了一塊 PROFIBUS-DP 模件，這樣可以組成兩 個(gè)相對獨(dú)立的光纖環(huán)網(wǎng)， 亦便于兩個(gè)輸煤系統(tǒng)的布置： 一個(gè)接口連接一期輸煤系統(tǒng)上的六只 OLM 光電交換機(jī)，另一個(gè)接口連接二期輸煤系統(tǒng)上的五只 OLM 光電交換機(jī)。其系統(tǒng)拓?fù)?圖如下： 其中 OLM100 和 OLM200 兩只光電交換機(jī)在控制系統(tǒng)中僅僅起到光電轉(zhuǎn)換的目的， 在 控制柜內(nèi)就實(shí)現(xiàn)光的轉(zhuǎn)換，起到防止電磁場干擾引入的作用。其它九個(gè) OLM 分別接有 DP/Asi 通訊耦合器或 SIMOCODE 電機(jī)智能控制器。 每個(gè)耦合器下又連接有 LOGO 、 電機(jī) 啟動(dòng)器、開關(guān)按鈕盒和 I/O 模塊。由此該控制系統(tǒng)構(gòu)成了較為復(fù)雜的三層結(jié)構(gòu)的通訊系統(tǒng)。 由于底層的控制器均采用通訊的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 因此， 從控制室的主控制器 到現(xiàn)場的電機(jī)智能控制器、 LOGO 、 電 機(jī)啟動(dòng)器和 I/O 模塊之間只有通訊線， 而沒有一根控制線， 真正體現(xiàn)了 SIEMENS 現(xiàn)場
