PCS7系统在制氮机系统中的应用.pdf

第5期
PCS7系统在制氮机系统中的应用
孙乾淞
(林德工程(杭州)有限公司,浙江杭州310012)
摘要]」本文对PCS系统在制氩机系统中的应用以及PCS7系统的组态方法进行了较为详尽的介绍,可供同行参考借鉴。
[关键词]PCS7系统;制氪机;应用;组态
PCS7系统是德国西门子公司出产的
Finler A
=8/031
ROC/OS2
Pinter A
款离散控制系统(DCS系统),广泛应
A居 l aser Color
A4 Black/Witn
用于大型自控系统的中央检测与控制,如
制药生产系统、水泥生产系统、食品流水
线系统等。在空气分离系统中,也大量采
用该系统,如氮氧分离、制氩、制氪氙
等。本文针对PCS7系统在制氮机系统中的
应用进行论述。
0419
PCS7系统一般由中控操作站、系统
3AL 4RTD
AA&RT
CPU以及各DCS机柜中的1/O卡件组成。
现场仪表通过仪表电缆以硬线接入DCS
IN 1A4
机柜卡件对应的端子排,各排卡件通过
排首的通讯模块以串联 Profibus,总线的形
式和系统的CPU相连,最后将相应信号传入中控
图1
操作站中,由工程师或操作员进行整体组态或柜,IC7001为后备系统部分机柜。各机柜分别集
操控。在制氮机系统中,由于现场需要控制点成现场点后通过 Profibus Dpg线以串联形式接入到总
众多,且各控制点分布比较分散,因此需要多DCS机柜的CPU中,进行统一控制。系统CPU采用
个DCS机柜将各部分相对集中的现场控制点进行冗余模式,即双CPU中均各份控制程序,主CPU
集中入柜排布,最后汇总至总DCS柜中(含系统Dowm机的情况下,辅CPU可立即启动。中控操作
CPU的机柜),统一由CPU进行控制。对于中控站米用双操作站的形式,其中ES站附带操作员站
操作站,一般采用双操作站制,即一台操作员站功能,OS站兼有ROC服务器的功能。通过这种集
os( operation station)和一台工程师站ES( Engineer成,操作站功能得以优化,便于操作员的操作
station)。考虑到有时需要增加远程操作站ROC,远程操作站可通过光缆连接的形式访问ROC服务
会将OS站做成 ROC station与 operation station集成器,对整个制氮机系统进行监视和操作。
的形式。ES站也可做成兼有操作员站功能的组态
PCS7系统的组态是指将中控操作站(特指工
站。图1为一套含远程操作站的制氮机的PCS7系统程师站)进行相关设置,使其能够与系统CPU连
架构图。
接,交换内部数据。同时在工程师站内部可以进
从图1可以看出,该制氮机装置的中控系统行系统控制逻辑的设定,最终通过操作画面显示
由7个DCS机柜组成。其中1C1000柜为主DCs机出来,达到可以由中控操作站来操作整个装置的
柜(附带系统CPU),IC1001柜与IC1002柜为两
部空压机自带机柜,1C2601为分子筛部分机柜,
作者简介:孙乾淞(1986-),男,辽宁大连人,大学本科,助
IC3201为冷箱部分机柜,IC3401为膨胀机自带机
理工程师。在林德工程(杭州)有限公司任仪表自控工程师。
52-口技术交流
石油和化工设备
2015年第18卷
种方法。根据设置界面的不同,可以将该系统
除了组态功能外,通过在线模式硬件组态
的组态分为硬件组态部分、逻辑组态部分和 Wincc界面也可以对在运行系统中的硬件进行检测和诊
组态部分三个模块。
断。如各卡件及其I/O点的运行状况、各卡件有否
1硬件组态部分
损坏、各IO点是否断线、各1/O点所在回路运行是
PCS7系统的硬件组态是操作站与系统CPU连
否正常等。在硬件组态完成后通过编译和下装即
接的基础,是DCS组态的第一步。图2为工程师站
可将该组态下载到系统的CPU中,主CPU会自动
硬件组态界面的截图。
将下载组态备份到辅CPU中,实现CPU功能的冗
余。硬件组态界面的完成,标志着整个PCS7系统
a
控制站与现场硬件系统(系统CPU、现场各控制
点)的联系正式建立起来,可以将控制站中的各
画
项更改下达到现场的硬件系统中。
2逻辑组态部分
制氮机系统是空分系统中产品相对专一的装
置,主要由空压机单元、预冷系统单元、分子筛
单元、换热器单元、膨胀机单元、精馏塔单元、
产品管线单元以及后备系统单元构成。空压机单
图2
元提供空分装置所需要的原料;预冷系统单元通
过冷却水将压缩空气冷却到适于进入分子筛单元
由图2的组态界面可清晰反映PCS7系统现场硬的温度;分子筛单元由活化了的分子筛和触媒等
件的分布。组态界面中所展现的器件与现场硬件物质去除压缩空气中的水和CO2后将空气送入換换热
是一一对应的。组态的步骤:首先在元件库内选器冷箱。从换热器冷箱抽出的一部分空气进入到
取CPU模块及冗余CPU模块,进行设置后在CPU膨胀机中,经过膨胀得到冷量,与换热器中的其
所附 Profibusdp线上加挂各个 Module(对应现场的他空气进行换热,将空气转化成液态,进入精馏
各个I/O柜)。在每个 Module上可添加不同个数的塔内。通过温度回升,不同沸点的气体分离,再
卡件,卡件内可以对各通道进行分配和设置(如由筛板精馏后得到纯净的氮气、氧气等气体。放
图2、图3所示)。针对不同系统中的CPU、机柜空除氮气外的其他气体,经过分析仪分析合格后
与卡件,应从元件库中选取与现场硬件订货号
的氮气即可通过产品阀输送给客户或储存在后备
致的元件进行组态(如IC100A04AI的订货号为系统的产品罐中。
6ES7331-7KFO2-OAB0)。组态卡件里各I/O点的排
PCS7系统是制氮机中央控制的核心,承担着
列顺序和 Profibus DP2线的串联顺序也要与现场的真制氮机逻辑控制的所有任务。空压机及膨胀机的
实情况相符。
自动控制(如通过空压机出口压力和进冷箱流量
国474控制空压机入口导叶开度);空压机和膨胀机的
防喘振保抑(现场调试以测试喘振的形式测出喘
振值绘出喘振曲线记录在系统中,系统可根据防
一wa
BOOL C100C4 HEAT
喘振程序通过调节入口导叶和放空阀的开度使机
25
26
器免于进入喘振状态);分子筛活化及吸附压缩
空气中H2O和CO2杂质的功能(通过加压、加热、
冷吹、泄压、均压等步骤完成);控制阀门通过
Song Attest atcmndkg
开关、开度的大小调节管道气体的走向及流速
rDe? Cmsra R,0.M,CC
实现精馏塔内气体分离、浄化、提取的功能。这
The tybo ae coded wih Aor
些功能的实现,均是在PCS7系统逻辑控制的主导
下完成的
图
在PCS7下位机的逻辑组态中,以 CFC chart为
基础单位。一般一个 CFC chart针对一个现场控制