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        西門子PCS7在節(jié)能項目(MVR)中的應用

        2015-10-09 01:28:15嘉吉食品科技平湖有限公司浙江平湖3400嘉吉生化有限公司吉林松原38000
        山東工業(yè)技術 2015年19期
        關鍵詞:節(jié)能

        鐘 升,馮 瑩(.嘉吉食品科技(平湖)有限公司,浙江 平湖 3400; .嘉吉生化有限公司,吉林 松原 38000)

        西門子PCS7在節(jié)能項目(MVR)中的應用

        鐘升1,馮瑩2
        (1.嘉吉食品科技(平湖)有限公司,浙江平湖314200;2.嘉吉生化有限公司,吉林松原138000)

        摘要:本文介紹了在PCS7中使用MVR(機械蒸汽再壓縮)技術來實現(xiàn)節(jié)能目的的一些應用,控制系統(tǒng)以CPU416-3DP為主控制器,分布式I/O,ET200M與200S結合使用。整個網(wǎng)絡由CP443-1、CP443-5、SCALANCE組成一個雙環(huán)網(wǎng),此項目作為一個子系統(tǒng)環(huán)入整個網(wǎng)絡。本文重點介紹其網(wǎng)絡架構,硬件配置以及與各種廠家產品通訊上遇到的問題、解決方法。項目實施后達到的節(jié)能效果及完成后的體會。

        關鍵詞:PCS7;MVR;節(jié)能;通訊

        1 項目簡介

        本項目是應用于食品行業(yè)的節(jié)能項目,MVR是機械蒸汽再壓縮技術(mechanicalvaporrecompression),是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量,從而減少對外界能源的需求的一項節(jié)能技術。當下國內外多數(shù)的MVR蒸發(fā)裝置中使用單級離心式風機。這些離心式風機被當作高壓風機或者渦輪壓縮機使用。MVR風機的設計提資很重要,它將影響和決定系統(tǒng)最終的蒸發(fā)量。機械蒸汽再壓縮時,通過機械驅動的壓縮機將蒸發(fā)器產生的二次蒸汽壓縮至較高壓力,通過提高二次蒸汽的品質進入加熱器循環(huán)使用。在這世界能源都在變的緊張的時代,節(jié)能項目就顯得尤為重要,此次西門子的DCS與MVR技術的完美結合希望可以得到更大的推廣。

        2 控制系統(tǒng)構成

        (1)在WindowsXP2002SP3的環(huán)境下用西門子PCS77.1SP3 Wincc7.0作為編程軟件。基于過程自動化,從傳感器、執(zhí)行器到控制器,再到上位機,自下而上形成完整的TIA(全集成自動化)架構。原系統(tǒng)由7個416-3DP的CPU,一對冗余的服務器,4臺操作員站,1臺工程師站組成一套完善的DCS系統(tǒng)。此節(jié)能項目是在原有的大系統(tǒng)中增加一個CPU,以CPU416-3DP為主控制器,1個CP443-1和3 個CP443-5組成,本套系統(tǒng)中用的比較多的就是電動機,最重要的為若干個風機,均利用PROFIBUS-DP將所有的電機、變頻有機的結合一起。

        (2)本項目生產工藝復雜,動作連鎖也較多,自動化控制的精度較高,屬于較大的DCS系統(tǒng),利用scalanceX204-2為介質做冗余的光纖環(huán)網(wǎng),環(huán)網(wǎng)本身具有冗余的功能,若一點有問題,另一個節(jié)點會自動從反向保持通訊,做到了比較安全的網(wǎng)絡環(huán)境,為使用中出現(xiàn)意外情況作了一層保險。本套MVR系統(tǒng)將原有的環(huán)網(wǎng)打開一個缺口,用光纖將本套系統(tǒng)的網(wǎng)絡組成融入到整個系統(tǒng)?,F(xiàn)場的電機變頻器以及高壓高功率的設備較多電機、變頻器、Rockwell全部通過DP通訊傳輸信息,DP型用于分散外設間的高速傳輸,適合于加工自動化領域的應用。它通訊速度快,站點數(shù)多,它為自動控制系統(tǒng)和設備級別分散I/O之間通信實用專門設計。使對數(shù)據(jù)鏈路層的存取變得簡單方便。缺點就是需要配置相應的通訊模塊,以及DP接頭的安裝,安裝時需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分,如果不能采用專門的插頭安裝時,也盡量不要將屏蔽層剝離的太長,這樣暴漏在電磁空間中,容易成為受干擾的原因。盡量避免干擾問題,下文會講到我遇到的干擾問題。本次通訊速率統(tǒng)一設為187.5kbps.低速低成本并保證穩(wěn)定運行。

        3 控制系統(tǒng)完成的功能

        本套節(jié)能系統(tǒng)最重要的是大功率的電機、風機,每一臺電機、風機有自己的邏輯保護,啟停的條件,各種制約,而且每套中的潤滑油系統(tǒng)也進入自己的系統(tǒng)進行保護,潤滑油液位、流量、壓力開關、風機的外殼溫度、風機電機的軸承溫度、風機震動、轉數(shù)···HMI可實現(xiàn)設備、動態(tài)測量的數(shù)據(jù)、報警、事件記錄、歷史趨勢觀察等功能、使操作員能夠清晰地管理和優(yōu)化生產過程。并且兩臺服務器互為熱備,在正常情況下完全一致,數(shù)據(jù)會自動同步保證歷史數(shù)據(jù)完整。

        在本項目中值得一提的就是SIMATICPCS7采用符合IEC-1131-3國際標準的編程軟件和現(xiàn)場設備庫,提供連續(xù)控制、順序控制及高級編程語言SCL。SCL是一種類PASCAL的高級語言,它采用IEC-1131的標準。利用SCL可以很方便地編制用戶功能塊。用SCL生成的功能塊可在CFC中被多次調用。用戶可以把過程的數(shù)學模型和優(yōu)化控制策略用SCL編成功能塊,直接下載到控制器中運行。這樣,可以把過程的優(yōu)化控制放在控制器中,全面實現(xiàn)對工藝過程的優(yōu)化控制。如能熟練使用連續(xù)控制、順序控制及高級編程語言SCL就可大大簡化組態(tài)工作,縮短工程周期。但同時需要更多的去考慮SCL的語法和用生成的FC的長度,以及掃描周期的選擇,只有這樣許多工藝控制上的難點就會迎刃而解,而且更方便未來的維護,在改造和修改工藝要求的時候更加方便簡潔,也比較高大上。

        4 項目運行

        本套節(jié)能系統(tǒng)MVR在2013年年底開始調試,2014年年初投入使用,現(xiàn)已取得了顯著的成果。項目經試運行一段時間后與改造前的能耗進行對比,有直接節(jié)能效益,該技術可廣泛應用于食品、化工、醫(yī)藥及環(huán)保行業(yè)中。實現(xiàn)低碳經濟與工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,能有效降低能源成本,為保護環(huán)境和促進地區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

        5 應用體會

        本次新加系統(tǒng)點數(shù)并不是很多,大部分的設備依靠通訊上傳或發(fā)送數(shù)據(jù),使成本,維護更加簡便、合理。同時在做通訊的時候遇到過干擾的問題,為保證PROFIBUS-DP通訊的更穩(wěn)定,在設備終端加上了有源終端電阻,由于MCC的安排,只能在變頻的電氣柜中扯進24V為電阻供電,但是每當最后一個變頻器啟動的時候,整個DP網(wǎng)就掉了,變頻器報網(wǎng)絡故障,剛開始是懷疑DP線與動力電纜之間產生干擾,或是接頭安裝問題,經過多次的修改仍未解決問題,最后將終端電阻撤掉,恢復正常,最后將終端電阻換位置,在其他柜中對電阻進行供電,問題得到解決??偟膩碚f西門子PCS7具有過程控制系統(tǒng)的所有特性和功能,過程控制簡單而安全、方便信息網(wǎng)絡和現(xiàn)場總線及儀表的集成,設計模塊化,系統(tǒng)的擴展性強,現(xiàn)場總線技術也大量節(jié)省了電纜的費用,也相應節(jié)省了施工調試以及系統(tǒng)投運后的維護時間和費用。

        作者簡介:鐘升(1980-),男,吉林松原人,本科,中級工程師,研究方向:電氣自動化。

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