[Key word]systerm、configuration-exploiture、Application [關(guān)鍵詞]系統(tǒng) 組態(tài)開發(fā) 應(yīng)用 摘要： 　　新疆石河子開發(fā)區(qū)天業(yè)化工有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱天業(yè)化工）于2003籌建20萬t/a聚氯乙烯工程，其一期10萬t/a聚氯乙烯項(xiàng)目已于2004年11順利投產(chǎn)運(yùn)行，與之配套的5萬t/a片堿裝置是引進(jìn)瑞士博特公司的雙向逆流制堿生產(chǎn)工藝及設(shè)備技術(shù)，在生產(chǎn)自動(dòng)化控制上我公司采用西門子s7-300系統(tǒng)，依據(jù)工藝條件成功開發(fā)了編程組態(tài)系統(tǒng)，投產(chǎn)至今，自動(dòng)控制系統(tǒng)平穩(wěn)穩(wěn)定。該裝置為公司平衡生產(chǎn)、增長(zhǎng)利潤(rùn)發(fā)揮著巨大作用。 一、 工藝流程概述： 　　膜式法生產(chǎn)片堿可分為兩個(gè)階段： （1）堿液從32%濃度濃縮至61%，這個(gè)階段可在降膜蒸發(fā)器中進(jìn)行。加熱源采用中壓蒸汽及二次蒸汽并在真空下進(jìn)行蒸發(fā)；NaOH 經(jīng)由P-1泵進(jìn)入EV-1, 濃度有32%升至50%，再經(jīng)P-2泵進(jìn)入EV-2,濃度從50%升至61%。 （2）61%堿液再通過降膜濃縮器，以熔融鹽為熱載體，在常壓下將堿液濃縮成熔融堿（濃度為98%），再經(jīng)片堿機(jī)制成片狀固堿。 二、硬件配置及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成： 1）　　　S7-300開發(fā)編程軟件一套； 2）　　　WINCC組態(tài)軟件一套； 3）　　　CP5611網(wǎng)卡2塊； 4）　　　電源: 6ES7307-1EA00-0AA0 2塊； 5）　　　CPU315-2DP 2塊； 6）　　　IM153冗余組 2套； 7）　　　通訊模塊：CP342-5 4塊； 8）　　　AI模件：6ES7331-7NF00-0AB0 6塊； 9）　　　AO模件：6ES7332-5HD00-0AB0 4塊； 10）　　　DI模件：6ES7321-1BL00-0AA0 3塊； 11）　　　DO模件：6ES7321-1BH01-0AA0 2塊；; 12）　　　DIN深型導(dǎo)軌 3條； DELL計(jì)算機(jī)：PVI2.4G 256RAM 40G 19LCD 2臺(tái)； 激光打印機(jī)：HP1300 1臺(tái)； 三、系統(tǒng)特點(diǎn)： 　　　　１． 工程師站和操作員站的特點(diǎn) 　　1) 充分貫徹西門子公司全集成自動(dòng)化的思想，系統(tǒng)具有統(tǒng)一的通訊、統(tǒng)一的組態(tài)工具、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，消除了傳統(tǒng)的DCS與PLC之間的鴻溝； 　　2) 監(jiān)控軟件WinCC (視窗控制中心)為基于 Windows XP/2000操作系統(tǒng)的開放 型全圖形化人機(jī)操作界面，具有組態(tài)靈活，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)； 　　3) Win CC擁有完備的工業(yè)圖形庫(kù)，如閥門、反應(yīng)罐、模擬傳統(tǒng)顯示儀表、 管道等, 方便了工程師設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的過程畫面； 　　4) 人機(jī)界面具有良好的開放性， 支持以太網(wǎng)、Profibus、RS232、RS422/485等通訊方式，支持TCP/IP、網(wǎng)絡(luò)DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議; 　　5) 操作員界面為全漢化界面，有利于工程項(xiàng)目的開發(fā)、編程和調(diào)試； 　　6) Win CC提供獨(dú)特的組態(tài)向?qū)В?詳細(xì)的在線幫助，有利于在較短的時(shí)間內(nèi)快速掌握; 　　　　２． 系統(tǒng)通信功能特點(diǎn) 　　1) MPI通信協(xié)議運(yùn)行于Windows xp環(huán)境，用于上位機(jī)與控制器間的編程組態(tài)通訊； 　　2) PROFIBUS-DP通信協(xié)議運(yùn)行于Windows XP環(huán)境，用于控制器與ET-200 擴(kuò)展I/O間的實(shí)時(shí)通訊， 速度可達(dá)10M，距離可達(dá)9.6公里(電纜)或 90公里 (光纜)。 　　　　３． 控制器和I/O模板特點(diǎn) 　　1) S7系列控制器和 I/O卡件可靠性高，MTBF在數(shù)十萬小時(shí)以上（最短MTBF ＝19.6年）； 　　2) 所有模塊均有完善的自診斷功能、傳感器斷線監(jiān)測(cè)功能、在線插拔功能，保證了系統(tǒng)安全、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性； 　　　４． 控制組態(tài)軟件特點(diǎn) 　　1) 系統(tǒng)提供完善的符合IEC1131標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)工具，包括梯形圖（LADER）、語句表（STL）、連續(xù)功能圖（CFC）、順序功能圖（SFC）、結(jié)構(gòu)化語言（SCL），且各種組態(tài)工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷； 　　2) 系統(tǒng)提供近500個(gè)CFC標(biāo)準(zhǔn)功能塊庫(kù)，提高了系統(tǒng)組態(tài)效率，縮短了工程周期； 　　　５． 冗余系統(tǒng)功能特點(diǎn) 　　1) 控制器冗余系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙控制器冗余切換的功能，當(dāng)主控的CPU出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)CPU自動(dòng)地接替主控CPU的工作， 切換時(shí)間為秒級(jí)。 　　2) 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP協(xié)議的ET200M I/O站冗余通訊接口和電纜，實(shí)現(xiàn)與 雙控制器（CPU）的 冗余通訊； 　本系統(tǒng)幾個(gè)典型的調(diào)節(jié)回路 1． 流量-溫度串級(jí)調(diào)控 　　為保證恒定EV-2效體濃度，必須保證要正常、穩(wěn)定的效體溫度，而效體溫度又受進(jìn)堿流量的影響，本回路采用串級(jí)，交叉限副調(diào)節(jié)系統(tǒng)，溫度是整個(gè)控制過程中主要質(zhì)量指標(biāo)之一。在系統(tǒng)中以溫度調(diào)節(jié)為主環(huán)，流量調(diào)節(jié)為副環(huán)，加入了一流量單交叉限幅，進(jìn)堿量不僅僅取決于溫度調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，而且受到了流量瞬時(shí)值的限制，按照經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，流量值乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)作為上、下限幅值，有效地把溫度控制在規(guī)定指標(biāo)之內(nèi)。 EV-1效體溫度 、終濃縮溫度均以同樣控制方式。 2．流量-液位串級(jí)調(diào)控 　　保證穩(wěn)定、適宜的效體液位，對(duì)設(shè)備使用壽命非常關(guān)鍵。液位高,勢(shì)必對(duì)絲網(wǎng)、二次蒸汽管道造成嚴(yán)重腐蝕；液位低，會(huì)對(duì)下游的泵造成氣蝕。液位的波動(dòng)也將造成整個(gè)系統(tǒng)的震蕩，操作人員不易控制，產(chǎn)品質(zhì)量也將無法保證。采用流量-液位關(guān)聯(lián)控制，效體的液位被穩(wěn)定地控制在設(shè)定值。（下圖是05.07.23日系統(tǒng)控制的液位曲線） 3．片堿機(jī)變頻控制 　　片堿機(jī)是產(chǎn)品最后一道工序的關(guān)鍵設(shè)備，以博特公司的控制理念，自主設(shè)計(jì)、編寫程序，實(shí)現(xiàn)了瑞士博特片堿機(jī)裝置國(guó)內(nèi)企業(yè)自主編程組態(tài)，可靠穩(wěn)定運(yùn)行的先例。本回路為一個(gè)定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其設(shè)定值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況需求而升高或降低，變頻器的輸出頻率，相應(yīng)增大或減小，升降轉(zhuǎn)速，以“變”求“穩(wěn)”。為保證過硬產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備安全可靠，分別把轉(zhuǎn)鼓冷卻水量、轉(zhuǎn)鼓機(jī)封水壓作為保護(hù)連鎖信號(hào)，在斷水情況下緊急停車，有效的保護(hù)了關(guān)鍵設(shè)備。 系統(tǒng)各項(xiàng)工藝指標(biāo)： 1.3.2離子膜法氫氧化鈉（片狀固體GB/T—1201001199—89）） 　　通過與國(guó)家執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)比較，我公司生產(chǎn)的片堿濃度屬一級(jí)品，其他各項(xiàng)數(shù)據(jù)都比優(yōu)級(jí)品規(guī)定的指標(biāo)還低；優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，離不開穩(wěn)定的液位控制回路，恒定的溫度調(diào)節(jié)回路，更加離不開具有人性化設(shè)計(jì)理念的聯(lián)鎖控制?？刂葡到y(tǒng)在優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)揮了尤為重要作用，通過多半年的運(yùn)行，我們更加清醒地認(rèn)識(shí)到，控制裝置在的舉足輕重，當(dāng)然產(chǎn)品質(zhì)量與博特設(shè)備及工藝技術(shù)也是息息相關(guān)。 缺點(diǎn)與不足 　　氫氧化鈉在制片生產(chǎn)中，溫度在380℃以上，屬于高溫強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，所以效體液位計(jì)壽命周期較短，自開車至今，我公司一效液位計(jì)已更換1臺(tái)（鎳膜片）；包裝系統(tǒng)采用機(jī)械稱，半自動(dòng)包裝，可動(dòng)件較多，故障率高，影響著裝置的開工效率。我們從影響生產(chǎn)穩(wěn)定的主要源頭入手，將國(guó)外的設(shè)備研究、分析，通過用國(guó)產(chǎn)件替代，技術(shù)改造等方式完善裝置，與生產(chǎn)實(shí)際相適應(yīng)。相信通過我們的努力，瑞士博特裝置越加趨于完善、更加適合現(xiàn)場(chǎng)工況條件，為公司經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)發(fā)揮應(yīng)有的作用。 結(jié)束語　 　 　　該控制系統(tǒng)投用多半年來，性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠，界面友好，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量很小，受到了操作和維護(hù)人員的歡迎；投用后，系統(tǒng)配置靈活，便于設(shè)計(jì)和調(diào)試，性能價(jià)格比優(yōu)越，系統(tǒng)擴(kuò)展容易且維護(hù)工作量小，是企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造和中小型生產(chǎn)過程首選的自控系統(tǒng)。正常運(yùn)行證明：完全符合預(yù)期的要求。 參考文獻(xiàn)： SIMATIC WINCC V5.0 西門子（中國(guó)）有限公司技術(shù)資料辦 SIMATIC S7-300/400 西門子（中國(guó)）有限公司技術(shù)資料辦 作者簡(jiǎn)介： 張俊平，26歲，大專，畢業(yè)于西安理工大高等技術(shù)學(xué)院，助理工程師，車間副主任。