化工行業(yè)聚合廠房和干燥廠房建立自動化控制系統(tǒng)解決方案

工程概述：

上海某化工股份有限公司是中國最大氯堿企業(yè)，綜合實(shí)力列全國化工行業(yè)第三強(qiáng)，氯堿行業(yè)第一強(qiáng)。在激烈的投標(biāo)競爭中,上海西門子工業(yè)自動化有限公司最終中標(biāo)，負(fù)責(zé)主要在聚合廠房和干燥廠房建立自動化控制系統(tǒng)，以確保上海某化工股份有限公司年產(chǎn)3000T聚氯乙烯產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)模。上海西門子工業(yè)自動化有限公司承接的工程范圍包括: 硬件供貨，項(xiàng)目管理，軟件設(shè)計，系統(tǒng)集成，現(xiàn)場安裝調(diào)試，客戶培訓(xùn)等。

2001年4月11日，上海某化工總廠聚氯乙烯中試裝置項(xiàng)目順利竣工。上海西門子工業(yè)自動化有限公司采用了Siemens 公司最先進(jìn)的PCS7過程控制系統(tǒng)作為全廠的自動化系統(tǒng)硬件平臺，整個系統(tǒng)由1臺417H(含德安，本安模塊)，2臺操作員工作站(其中一個可作為工程師站),以及PROFIBUS PA儀表組成。成功地運(yùn)用了PCS7的強(qiáng)大功能，諸如批量處理，事件驅(qū)動，冗余，Profibus PA, 以及本安遠(yuǎn)程I/O模塊等

工藝簡介：

S-PVC（聚氯乙烯）7m3中試工程是上海某化工股份有限公司技術(shù)中心，國家級中央試驗(yàn)室中試裝置，該裝置承擔(dān)不同牌號聚氯乙烯的配方試驗(yàn)。其工藝流程主要分為：化學(xué)品配制、聚合回收、汽提與干燥、產(chǎn)品輸送和公用工程六大部分。其中化學(xué)品配制、聚合、回收構(gòu)成了整個批量控制過程，S-PVC樹脂的全過程反應(yīng)在7m3聚合釜內(nèi)進(jìn)行。

控制對象：

聚氯乙烯的每個批量的生產(chǎn)過程有22道工序，這些工序的自動控制是由PCS7系統(tǒng)中的順序控制（SFC）來完成，順序控制程序有35個單元，每個工序?qū)?yīng)一個或數(shù)個控制程序單元，而每個單元的詳細(xì)控制步驟則根據(jù)不同的時序圖來描述。

控制要點(diǎn)：

聚合廠房為防爆2區(qū)，聚合工序?qū)嵭信宽樞蚩刂疲ㄟ^高精度動態(tài)溫度控制，從而實(shí)現(xiàn)對聚氯乙烯主要質(zhì)量指標(biāo)－－聚合度的控制。批量控制中設(shè)置安全檢查和緊急事故處理，干燥工場采用現(xiàn)場總線設(shè)備

聚合釜內(nèi)的升溫，聚合，后階段的汽提回收是該批量過程中較復(fù)雜的過程控制，該過程中有較多的控制方式，PD、PID以及分層、比率等控制在諸多復(fù)雜回路控制中均占有較多的成份，利用CFC強(qiáng)大的功能塊特性和SFC靈活的順控滿足了工藝控制過程中許多控制要求。


系統(tǒng)配置：

系統(tǒng)配置了兩臺操作站，其主要功能包括：

過程數(shù)據(jù)顯示和操作
系統(tǒng)和過程報警
實(shí)時和歷史趨勢顯示和記錄
批量設(shè)定、操作和記錄
過程設(shè)備管理
組態(tài)和調(diào)試

由于預(yù)裝了系統(tǒng)軟件，維護(hù)工程師可隨時登錄將操作站切換到工程師站狀態(tài)，并可進(jìn)行在線修改。

作為一個典型的批量生產(chǎn)過程，在一批產(chǎn)品的生產(chǎn)過程當(dāng)中，若由于控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致生產(chǎn)中斷將造成極大的損失。我們選用了帶有AS417H全冗余控制器，從而保證了20年的平均無故障時間。另外其集成的4MRAM，加上另又?jǐn)U展的4MRAM，豐富的內(nèi)存資源滿足了批量控制對系統(tǒng)資源的較大卻非穩(wěn)定性的要求。同時系統(tǒng)所配置的S7-400組件和采用有源底板總線的ET200M都具有在線插拔功能。

系統(tǒng)采用4級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：

以太網(wǎng)――批量控制服務(wù)器和操作站的數(shù)據(jù)傳輸
工業(yè)以太網(wǎng)――系統(tǒng)總線，操作站和控制器間的數(shù)據(jù)傳輸
PROFIBUS-DP――系統(tǒng)I/O總線，控制器與I/O站間的數(shù)據(jù)傳輸
PROFIBUS-PA――系統(tǒng)與PA智能儀表的數(shù)據(jù)傳輸

對危險區(qū)的信號隔離采用了STAHL的IS-1系列本質(zhì)安全模塊，本身自帶冗余Profibus-DP接口，直接接入PCS7冗余I/O總線系統(tǒng)，又配有符合PCS7標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動模塊，即保證了整個方案的安全可靠，而系統(tǒng)又相對一致和更經(jīng)濟(jì)。
我們的方案中還包括29臺PA智能儀表，在向操作站傳輸過程控制信號的同時又傳送了大量的狀態(tài)信息。利用PDM設(shè)備管理軟件和所有通訊部件所集成的導(dǎo)向功能，所有儀表的參數(shù)設(shè)置和調(diào)試都可在中控室完成。從而在裝置安裝、調(diào)試以及后來的維護(hù)中，提供了極大的方便，大量降低了材料和人力成本。