西門子全集成自動化
西門子全集成自動化（ TIA ）及 Profibus 通訊在吉林化纖長絲原液項目中的應用 點擊次數(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目為實例， 淺談關于使用 PCS7 V6.0 實現(xiàn)全集成自動化的系 統(tǒng)配制方案。 舉例介紹如何將在此項目中應用到的支持 Profibus 通訊協(xié)議的西門子及第三方 設備連接到 DCS 系統(tǒng)當中，并使用 PCS7 V6.0 對其進行監(jiān)視和控制。 【 關 鍵 詞 】 全集成自動化 Profibus 通訊 SIMATIC PDM Web Navigator 一、 項目簡介 1 、 吉林化纖股份公司簡介： 吉林化纖集團有限責任公司始建于 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 強脊梁企業(yè)之一。 公司主導產(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。 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)品質量保持均勻、 穩(wěn)定， 首先把一定量的不同批號的漿粕混合均勻， 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。 用粉碎設備將塊狀的堿纖維粉碎成較細小的堿纖維素顆粒，在生產(chǎn)中稱為粉碎。 將粉碎成細小、 松散顆粒的堿纖維素，在空氣中放置，經(jīng)過一定的時間，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， 進行黃化反應， 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量比較均勻，還要把批次相近的粘膠進行混合，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， 需要一定的時間， 在這段時間里， 粘膠內(nèi)部的化學性質和物理性質也在發(fā)生變 化，變化的這段時間稱為粘膠的熟成過程。 3 、 設備清單： 二、 全集成自動化（ TIA ）的實現(xiàn) 1 、 全集成自動化（ TIA ） 簡介 隨著自動化技術的不斷提高， 企業(yè)對于自動化控制系統(tǒng)的要求也有所改變。 因此要 求現(xiàn)代化的自動化控制系統(tǒng)必須具有降低成本、保證質量、控制精確、 安全性高等特點。全 集成自動化正是為順應現(xiàn)代化控制系統(tǒng)的變革趨勢而產(chǎn)生的。 它克服生產(chǎn)設備之間 “自動化 孤島效應”式單機自動化，成為當今自動化控制系統(tǒng)集成的主導理念。 全集成自動化 （ TIA ） 提供給我們一個全模塊化的控制系統(tǒng)， 各自部件可進行單獨擴展， 并能組合在一起形成高集成度的自動化操作系統(tǒng)。全集成自動化（ TIA ）不僅通過現(xiàn)場總線 技術實現(xiàn)了系統(tǒng)自身與現(xiàn)場設備的縱向集成， 同時也實現(xiàn)了系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)系。 使 通訊覆蓋整個企業(yè)， 從而實現(xiàn)了自動化控制、 制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源計劃系統(tǒng)三者的完 美結合，確保了現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的及時、精確和統(tǒng)一。 2 、 全集成自動化（ TIA ）技術在本項目中的實現(xiàn) 在本項目中， AS 417-4H 以下的現(xiàn)場總線采用冗余 Profibus DP 進行通訊， 通過 Y-LINK 、 DP/PA-LINK 轉換成與現(xiàn)場設備相同的通訊協(xié)議從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的實時監(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 ） 進行通訊，保證了大數(shù)據(jù)量通訊的安全、穩(wěn)定、及時。通過 OSM 預留了與其它系統(tǒng)進行通 訊的通訊接口，從而避免了“自動化孤島效應” ，實現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部所有自動化控制系統(tǒng)全集 成自動控制。 Web Navigator Server 與 Web Navigator Client 之間采用標準的以太網(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)實際情況，實現(xiàn)了辦公全集成自 動化。從而方便了成本核算、原料調(diào)配，節(jié)約了生產(chǎn)時間提高了生產(chǎn)效率。 全集成自動化控制系統(tǒng)― TIA 在電廠輸煤控制中的應用 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： 全集成自動化控制系統(tǒng) ― TIA 在電廠輸煤控制中的應用 在火力發(fā)電廠鍋爐的單爐 / 單磨燃煤的計量準確問題一直是影響電廠發(fā)電成本正平 衡統(tǒng)計的頑癥， 更是燃煤發(fā)熱量和鍋爐燃燒效率統(tǒng)計計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量的準確方法， 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)競價中準確 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量系統(tǒng)進行全面改 造以解決生產(chǎn)成本核算問題。 鑒于該工程要在整個電廠正常發(fā)電的情況下進行， 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目進行改造， 先期進行輸煤控制系統(tǒng)的 改造而后進行輸煤入爐煤軟測量的改造， 以期最終達到單爐瞬時燃料計量及動態(tài)生產(chǎn)成本核 算的目的。 一、工藝布置及其設備特點 該電廠的輸煤工藝系統(tǒng)比一般的火力發(fā)電廠要復雜得多， 它先后由一、 二期工程來構成 現(xiàn)在的輸煤系統(tǒng)兩個系統(tǒng)之間即獨立又有相互交叉的工藝連接，同時要為六臺發(fā)電機組供 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)設備改造， 但為了安全可靠地實現(xiàn) 改造， 又不影響所有機組的正常運行， 因此將該項目分兩步進行： 第一步先將輸煤控制系統(tǒng) 改造而后再將入爐煤計量部分改造。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備有輸煤皮帶機、葉輪給煤機、往復式給煤機、碎煤機滾軸篩、帶 式除鐵器、圓盤除鐵器、精細除鐵器、犁煤器、切換擋板、拉繩開關和跑扁開關等組成。其 它如撕裂，打滑，堵煤等保護開關均不進本控制系統(tǒng)。 二、工藝流程 輸煤工藝流程的主要特點是流程距離長， 分布點比較廣， 工藝設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)輸煤運行規(guī)程技術標準， 輸煤系統(tǒng)控制必須設有就地控制、 集中控制和程 序控制三級控制手段， 同時輸煤系統(tǒng)啟停或緊急故障時， 必須遵循啟動時按逆煤流順序逐一 啟動設備； 停止給煤時按正煤流順序逐一停止設備的原則進行控制操作。 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， 應嚴格按照該流程進行設 計及組態(tài)，以確保設備和人生的安全。有關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)拓撲 根據(jù)現(xiàn)場的實際狀況和輸煤工藝控制的技術規(guī)范要求：我公司推薦采用 SIEMENS TIA 的系統(tǒng)結構。以滿足輸煤系統(tǒng)狹長的輸煤棧橋在一側布置的電纜橋架，該橋架既要敷設 6000V AC 動力電纜，又同時要敷設控制和通訊電纜，因此電 纜周圍的共模和差模干擾信號必然要影響控制系統(tǒng)的通訊質量， 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)絡用光電交換機 OLM 來 完成與主控制器之間的信號交換。 因為采用了光纖傳輸通訊， 可將電磁場對通訊設備的干擾 影響降至最低程度， 真正達到阻斷干擾的目的。 該輸煤系統(tǒng)的設備動力電源供電電壓等級有 兩類， 即 380V AC 和 6000V AC 兩種。 經(jīng)本次改造， 凡涉及 380V AC 供電的電動機控制回路 都徹底改為 SIMOCODE 和 COMPACT STARTER 共計 95 臺套；凡 6000V AC 供電和一些不能作徹底改造的電 動機及其設備改為 LOGO 共計 34 臺套。這些設備的控制回路都必須與 FCS 的信號連接， 以交換兩個系統(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 ESM 連接到四臺安裝有以太網(wǎng) 卡 CP-1613 的工控機上，每臺的 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 個相對獨立的光纖環(huán)網(wǎng)， 亦便于兩個輸煤系統(tǒng)的布置： 一個接口連接一期輸煤系統(tǒng)上的六只 OLM 光電交換機，另一個接口連接二期輸煤系統(tǒng)上的五只 OLM 光電交換機。其系統(tǒng)拓撲 圖如下： 其中 OLM100 和 OLM200 兩只光電交換機在控制系統(tǒng)中僅僅起到光電轉換的目的， 在 控制柜內(nèi)就實現(xiàn)光的轉換，起到防止電磁場干擾引入的作用。其它九個 OLM 分別接有 DP/Asi 通訊耦合器或 SIMOCODE 電機智能控制器。 每個耦合器下又連接有 LOGO 、 電機 啟動器、開關按鈕盒和 I/O 模塊。由此該控制系統(tǒng)構成了較為復雜的三層結構的通訊系統(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)場的電機智能控制器、 LOGO 、 電 機啟動器和 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
