康爾喆 胡 軍

(天津智卓峰環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司，天津，300380)

PCS7過(guò)程控制在連續(xù)蒸煮系統(tǒng)的應(yīng)用

康爾喆 胡 軍

(天津智卓峰環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司，天津，300380)

SIMATIC PCS7是西門子新一代控制技術(shù)，是以邏輯方式將以TELEPERM系列集散系統(tǒng)和S5,S7系列PLC為基礎(chǔ)的系統(tǒng)所獲得經(jīng)驗(yàn)集中起來(lái)并進(jìn)一步發(fā)展而成。PCS7具有過(guò)程控制系統(tǒng)的所有特性和功能，過(guò)程控制簡(jiǎn)單而安全，方便信息網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線及儀表的集成，設(shè)計(jì)模塊化，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，在造紙制漿行業(yè)的應(yīng)用表明，它是理想的全集成自動(dòng)化平臺(tái)。

PCS7連續(xù)蒸煮 PID 聯(lián)鎖控制

針對(duì)連蒸制漿的工藝特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)、洗料系統(tǒng)、蒸煮系統(tǒng)及卸料系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)鎖控制。對(duì)清水槽、黑液槽、堿液槽的液位進(jìn)行PID控制，能使各步驟的物料恒定在某一范圍內(nèi)，體現(xiàn)了該系統(tǒng)的智能化。

1 工藝流程

連蒸系統(tǒng)的工藝流程如圖所示，干料經(jīng)與進(jìn)料量匹配的水清洗后進(jìn)入蒸煮系統(tǒng)，在蒸煮過(guò)程中對(duì)蒸煮液進(jìn)行流量控制，蒸汽進(jìn)行壓力溫度控制，對(duì)蒸煮時(shí)間進(jìn)行控制，然后進(jìn)入卸料系統(tǒng)，在卸料過(guò)程中進(jìn)行黑液加入量的控制、溫度控制，最后成漿進(jìn)入放漿設(shè)備。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

考慮到控制系統(tǒng)的可行性、可靠性等因素，對(duì)整個(gè)連蒸系統(tǒng)的流量、液位、壓力、溫度等成產(chǎn)過(guò)程參數(shù)、電動(dòng)設(shè)備的操作、電動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)均可在中央控制室集中顯示、報(bào)警與控制。系統(tǒng)采用PROFIBUS DP通訊和EHTERNET通訊兩種通訊方式。ES站一個(gè)，OS站二個(gè)。

2.1 硬件選擇

根據(jù)工藝要求，控制系統(tǒng)采用S7-400 CPU配S7-300模塊。

（1）模擬信號(hào)輸入：系統(tǒng)中共有76個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行溫度、壓力、液位、電機(jī)電流等信號(hào)的檢測(cè)。通過(guò)相應(yīng)的變送器轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與PLC系統(tǒng)的模擬量輸入模塊SM331（AI8）通道連接。

（2）模擬信號(hào)輸出：4～20mA的通過(guò)模擬量輸出模塊SM332（AO8）輸出，完成各控制回路中調(diào)節(jié)器的控制。閥門采用氣動(dòng)V型調(diào)節(jié)球閥，通過(guò)閥門定位器接受4～20mA電流信號(hào)。變頻采用ABB ACS800，接受PLC的電流信號(hào)，調(diào)節(jié)電機(jī)速度。

（3）開關(guān)量信號(hào)輸入：系統(tǒng)中共有362個(gè)信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后變?yōu)檫壿嬰娖?，通過(guò)開關(guān)量輸入模塊SM321(DI32)進(jìn)入PLC，高電平有效。

（4）開關(guān)量信號(hào)輸出：電機(jī)啟停、運(yùn)行、故障及氣動(dòng)開關(guān)閥閥位反饋由PLC通過(guò)SM322(DO32)模塊輸出。

為了保障控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠平穩(wěn)，在信號(hào)采集和輸出中應(yīng)用隔離技術(shù)，使現(xiàn)場(chǎng)傳感器和PLC模塊之間通過(guò)隔離模塊或中間繼電器進(jìn)行信號(hào)隔離，避免強(qiáng)電和干擾串入。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

程序使用PCS7 V6.0編程

（1）下位機(jī)采用功能塊（CFC）編程，主要包括采用、量程轉(zhuǎn)換、PID控制、報(bào)警、聯(lián)鎖、累計(jì)等子程序，CFC語(yǔ)言編程具有可視化、簡(jiǎn)單、方便修改、功能全面等優(yōu)點(diǎn)。

（2）上位機(jī)包含主操作畫面、參數(shù)設(shè)定、趨勢(shì)畫面、報(bào)表打印、報(bào)警畫面。操作人員可直觀全面地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及給定。

基本上，上位機(jī)具有以下系統(tǒng)組態(tài)：

單用戶系統(tǒng)

多用戶系統(tǒng)

（客戶機(jī)/服務(wù)器解決方案）

分布式系統(tǒng)

Web客戶機(jī)

瘦客戶機(jī)解決方案

歸檔服務(wù)器（Historian）

冗余服務(wù)器

分布式系統(tǒng)

除用于操作和監(jiān)控、報(bào)警、記錄、歸檔和管理等功能外，基本系統(tǒng)還包括各種診斷選件。

PCS7系統(tǒng)在連續(xù)蒸煮工藝應(yīng)用以來(lái)，以其完善的功能、高穩(wěn)定性、高傳輸速度，取得了極高的控制效果，使整個(gè)連蒸系統(tǒng)的工藝得到改善，降低了產(chǎn)能消耗，提高了紙漿的質(zhì)量。

1.PCS7手冊(cè).西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)

2.新一代SIMATIC S7-400產(chǎn)品介紹.西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)

3.SIMATIC自動(dòng)化系統(tǒng)S&-400容錯(cuò)系統(tǒng)手冊(cè).西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)

2012－3－25

譯 文