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西门子过程控制系统PCS7在制药和精细化工行业的应用_10

全手动、无联锁这在一般的化工厂是不可想象且不可思议的,但国内大部分制药厂特别是传统型生产厂家却都是如此。




西门子全集成自动化的过程控制系统PCS7系统在某维他命A药厂的成功应用,使维生素B6药厂及无锡柠檬酸厂欣然接受了全集成自动化概念,并采用了新型过程控制系统---PCS7。

我们除了向用户提供整个系统所需的软、硬件产品,还对整个工程提供相应的服务,从系统编程和组态到控制柜的设计和制造,以及现场安装指导,接线和调试等直至项目投产运行.

工艺简介

由于维生素B6药厂及柠檬酸厂规模较大,现仅以某厂的某一生产步骤为例。
Step n的主要设备:加成反应釜、冷凝器、芳构反应釜、分馏塔。




控制策略

在维生素B6药厂,为了实现高分散控制又集中监控的方案,整个工厂在中央控制室内放置了三台操作员站,对全厂相关设备的运行状态进行实时监控、数据采集、参数调整,在11个工段的11个就地控制柜内放置了11个相应的操作员站,实现本地监控和操作的控制方式。这种设计方案特别适合那些由全手动、无联锁改造为全自动、全联锁的工厂。既实现了全集成自动化,又保留了本地监控和操作的传统习惯,同时可降低对操作员的要求。而工厂的操作员可在保留传统习惯的的同时快速掌握操作和控制方式。在柠檬酸厂,根据设备的分布特色,配置了二台主控制器,每台控制器各带一路Profibus_DP现场总线,与所有连接现场设备的分布式I/O站及操作员面板直接连接并进行实时通讯。

虽然柠檬酸厂采用集中控制、集中监视的控制方式,即在中央控制室内放置二台操作员站,但在现场的8个工段仍设置了4个操作员面板,这样即使主CPU故障或停机,这些操作员面板仍可自动切入,对一些重要的监控画面和控制回路进行监控。分布式I/O站选用专用的有源背板总线,可带电热插拔,实现在线增减设备及方便维护的功能。

模块工作状态由模块所带的LED状态显示灯直接指示。采用了模拟量的闭环控制模板,此模板自身带CPU,可起到后备的作用。即当带CPU的主控制器出故障或停机时,此闭环控制器会自动切入而继续工作,此模板具有自优化温度控制算法,特别适合温度控制回路。对一些重要的温,压,流,液的控制回路,采用这种模板,实现了纵向冗余的概念,大大降低了控制风险。由于采用部分设备部分冗余的控制方式,一改以往整个工厂控制系统冗余的控制方式,使整个工厂的控制系统总投资大大降低。




模拟量输入信号大多为4~20mADC的二线制和四线制信号,输出为4~20mADC信号。数字量为干触点或有源信号,部分数字量信号通过安全栅引入,部分脉冲信号也由数字量模板引入。数字量的输出信号由带状态指示灯和外带保护二极管的继电器送至现场仪表。

通讯方式

在维生素B6药厂,中央处理单元CPU集成了Profibus-DP 接口和工业以太网的接口,不仅可与操作管理层直接通讯还可同时与连接现场设备的分布式I/O站进行直接实时通讯,其采用了高性能的系统总线---工业以太网和二个星形连接器使得工程师站和操作员站通过与控制器及现场控制单元进行通讯,同一大楼不同机柜的操作员站与不同的星形连接器通过工业以太网相连,可做到站与站之间的后备,即相近的二台操作员站,当一台故障时,在另一台操作员站上可实现对此站的监控画面进行监控。

而在柠檬酸厂,系统总线采用Profibus_FMS的环形光缆管理网实现站与站之间的通讯。为使传送速率保持在1.5Mbit/s左右,每300m加设一个网络放大器(repeater)。环形网的优点是实现网络冗余,无论网上的任意一点断开都不会影响网上任何设备的正常工作。由于柠檬酸厂设备按位差和工艺流程的顺序布置的特点,许多同一回路的相关设备分布在同一大楼的二个甚至六个不同的层面,控制对象直接就近引入,充分体现总线的优势。即:无论被总线上的任何一个分布式I/O站采集的对象都能通过通讯的方式实现闭环或联锁控制。

系统功能
1.安全性
从工厂安全要求的角度操作分为四个等级:
-工厂级紧急停车
-车间级紧急停车
-单设备级停车
-单设备报警




2.自诊断能力
3.组态功能
4.报警功能
5.记录功能
6.历史数据的存储和检索
7.显示功能

结束语

过程控制系统的前景是广阔的,这一点已得到很多工厂的肯定。灵活方便的组态,快速、准确、平稳、可靠的操作,必将成为实现工厂管控一体化的首选。应用多屏及多窗口技术特别适用于批量控制,应用在线工业电视可观察现场维修人员的维修过程及观察生产过程中的一些特殊对象。采用Profibus_PA的现场总线,可得到更多的现场仪表信息,减少40%左右的硬件设备、电缆、安装调试、工程费用等。


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