1、1西门子 PCS7 在焦化化产工段中的应用摘 要：介绍西门子过程控制 PCS7 系统在某焦化厂化产工段系统中的应用，并对其工艺原理、系统整体结构和网络通讯、自动控制原理的实现进行简要阐述。本系统成熟稳定，较好的解决了化工生产过程中数据的采集及管理、复杂的顺序控制及安全联锁等控制难点，实现了现场设备的精确、集中监控。 关键词：化产 PCS7 安全 冗余 西门子 1、引言 针对焦化化产工段的系统工艺复杂、控制回路多等特点，某焦化公司选用西门子 PCS7 系统作为其自动化集散控制系统，该系统支持多种国际现场总线标准，并选用工业以太网与现场总线技术结合，实现了现场仪表、分布式 I/O、操作站/工程师站
2、/服务器之间的相互通信，提高了数据传输的可靠性和抗干扰性，减少了大量线缆，更提高了工作效率和项目质量。该焦化系统应用 PCS7 系统实现了焦化化产工段的全集成自动控制，有效地满足了焦化生产的可靠性和连续性，使得焦化化产工段效率进一步提高，人员成本也大大降低。 2、主要工艺概述 焦炉生产过程中生成的荒煤气在化学产品回收车间进行分离、冷却、输送、回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时净化煤气。其煤气流程如下：荒煤气初冷器电捕焦油器鼓风机预冷却塔脱硫塔2喷淋式饱和器终冷塔洗苯塔净化煤气。来自焦炉工段约 80的荒煤气，与焦油和氨水沿管廊吸气管道至气液分离器，气液分离后的荒煤气由上部出来，进入横管式初
3、冷器分两段进行冷却，冷却后的荒煤气进入高压电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油，再由鼓风机加压送至脱硫工段。此时分离出的氨水用循环氨水泵送到焦炉集气管和循环氨水管进行喷洒冷却荒煤气，剩余氨水送至剩余氨水槽，产生的焦油经过进一步沉降分解后用焦油泵送往油库工段焦油贮槽，作为初级产品销售。鼓风机后的荒煤气进入预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至约 35，预冷后的荒煤气进入脱硫塔，与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收荒煤气中的硫化氢，脱硫后煤气被送入硫铵工段。脱硫液经过一系列处理后生成硫磺，可装袋外销。为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果，排出少量废液送往配煤工段。由脱硫及硫回收工段送来的煤气经预热器
4、进入喷淋式硫铵饱和器上段的喷淋室，在此煤气与循环母液充分接触，使其中氨被母液吸收，然后经硫铵饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。在饱和器下部的母液，经过处理后生成结晶硫铵，再经干燥后包装送往硫铵仓库，作为成品待销。自硫铵工段来的煤气，进入终冷塔，分二段用循环冷却水与煤气逆向接触冷却煤气，将煤气冷到一定温度送至洗苯塔。同时，在终冷塔上段加入一定流量的碱液，进一步脱除煤气中的二氧化硫。下段排出的冷凝液送至酚氰污水处理工段，上段排出的含碱冷凝液送至硫铵工段蒸氨塔顶。从终冷塔出来的煤气进入洗苯塔，经贫油洗涤脱除煤气中的粗苯后，送往各煤气用户，也可供焦炉加热循环使用。 33、硬件、软件 3.1 硬
5、件 焦化化产工段系统中一共包含 4 套 DCS 系统。对于 DCS 系统，每个系统都由控制站、工程师站、操作员站、服务器四部分组成。每个控制站中都包含一个冗余的 AS 主站，以及若干的 ET200M 远程站，远程站中也采用冗余的 IM153-2 双模块配置。服务器和工程师站配有西门子专用CP1613 网卡，服务器和工程站利用冗余连接 AS 控制站的两个冗余的CP443 以太网卡，实现实时数据通信。 焦化控制系统硬件采用西门子的 PCS7 冗余控制系统，其硬件支持在线热插拔。当主 CPU 由于故障停机时，备用 CPU 无条件地切换成主 CPU，对生产不会造成任何影响。对于 DCS 控制系统采用
6、AS417-2HCPU 组件包，所有 I/O 通信模件为 ET200M，输入输出模块均采用 S7-300 系列模块完成数据采集及设备控制。 焦化化产工段自动化系统的现场控制站采用同样带有带电热插拔特性的西门子 ET200M 分布式输入/输出控制站，允许控制站中的信号模块在系统运行的情况下插拔，而无需停止系统，大大提高了系统的可靠性；系统所有的分布式远程 I/O 分站和低压保护装置、执行机构、变频器、现场控制器等通 Profibus-DP 现场总线与系统控制器进行通信，最高通信速率可达 12Mb/s。PCS7 真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点，使得系统应用范围变得更广。
7、 工控机部分设置 1 台工程师站、6 台操作员站和 2 台冗余服务器，工程师站与操作员站配置 Dell 工控机，服务器配置西门子工业级服务器。 43.2 软件 焦化化产工段系统的工程师站和操作员站均采用微软英文版 Windows XP SP2 作为操作系统，服务器采用 Windows 2008 Server 作为操作系统，工程师站及服务器安装 PCS7 V5.4 及 SQL Server 2000 数据库；操作员站安装上位监控组态软件 WINCC V6.0。 4、网络通信 焦化化产工段工业光纤以太网采用双环网，具有网络冗余功能，环形网络的设计使得工厂总线的网络结构的安全性更高，网络任意一点断开
8、不会影响其设备的正常工作。焦化化产工段采用西门子公司的 X200 型网络交换机实现网络冗余设置，通信速率可达 100Mb/s。另外每个环网内配置一个 ESM 网管型交换机，通过交换机内部集成的网络管理器可以实现快速网络冗余设置。现场高速数据通信网负责 DCS 控制器主站与从站及 DCS 与远程分布式 I/O 之间的数据通信，选用了 Profibus-DP 通信方式，其优点是适合实时性要求高、多个从站设备位置分散、快速周期性数据交换等场合，通信速率不小于 10Mb/s。焦化化产工段的终端总线采用 C/S 架构，操作员站从服务器读写取数据，所有的数据都记录在服务器中，操作员站和服务器互为冗余，任一
9、操作员站或服务器出现故障备用的操作员站或服务器可实现全部系统监控、操作功能。 5、软件编程 焦化化产工段采用西门子 PCS7 英文版软件对系统进行组态和编程。应用程序采用 PCS7 特有的功能强大的 CFC 块进行程序的编制。PCS7 中自带的功能块几乎可以实现所有的控制功能。程序中只有少量机、泵控制5采用了自己编制的 FB、FC 块，其他都采用 PCS7 标准库中的功能块。采用 PCS7 自带的功能块进行程序编制时，程序编译后，变量会自动上传到上位机监视程序中，并且会根据所用的功能块自动生成图标，变量会自动连接，节省了大量上位机编程的时间。 PCS7 系统支持在线趋势记录的组态，操作员或者工
10、程师可以任意选择想查看的工艺点的趋势曲线，任意选择时间范围，并可以将该曲线打印出来，这大大方便了操作员的操作和热工人员的维护。 焦化化产工段画面组态采用 PCS7 中自带的 WinCC 实现。在应用程序编制的过程中画面上的变量已经自动产生并连接好，报警也在 CFC 块编制时一并编制，组态画面时只需要把总体画面按照实际布局情况画好即可。 6、结束语 西门子全集成自动控制系统 PCS7 具有过程控制系统的所有特性和功能，过程控制简单而安全、方便信息网络和现场总线及仪表的集成，设计模块化，系统的扩展性强，是焦化化产工段生产过程中理想的集成运行平台，整个系统性能稳定可靠，有很高的推广价值。 参考文献： 1亓爱峰，张艳艳，彭波. 西门子 PLC 在焦炉化产回收中的应用与实践J. 信息技术与信息化，2011，06：50-53. 2崔玉洪. 基于 DCS 的焦化工程自动化系统设计与实现J. 中国石油和化工标准与质量，2013，17：67-68. 作者简介 6孙健（1990-） ，男，汉族，黑龙江省大庆市，本科，助理工程师，从事现场自动化设备的维护工作。
