西門子全集成自動化

西門子全集成自動化

西門子全集成自動化( TIA )及 Profibus 通訊在吉林化纖長絲原液項目中的應(yīng)用      點擊次數(shù) : 【摘 要 】 SIMATIC PCS7 是西門子公司推出的一套滿足現(xiàn)場使用要求的現(xiàn)代化 DCS 控制系 統(tǒng)。 本文以吉林化纖長絲原液項目為實例, 淺談關(guān)于使用 PCS7 V6.0 實現(xiàn)全集成自動化的系 統(tǒng)配制方案。 舉例介紹如何將在此項目中應(yīng)用到的支持 Profibus 通訊協(xié)議的西門子及第三方 設(shè)備連接到 DCS 系統(tǒng)當(dāng)中,并使用 PCS7 V6.0 對其進(jìn)行監(jiān)視和控制。 【 關(guān) 鍵 詞 】 全集成自動化 Profibus 通訊 SIMATIC PDM Web Navigator 一、 項目簡介 1 、 吉林化纖股份公司簡介: 吉林化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司始建于 1960 年,是從事化纖生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、建筑安 裝于一體的大型企業(yè), 是中國 500 強脊梁企業(yè)之一。 公司主導(dǎo)產(chǎn)品包括粘膠短纖維、 粘膠長 絲、腈綸纖維、化纖漿粕在內(nèi)的四大系列 180 多個品種,總生產(chǎn)能力 26.3 萬噸,其中年產(chǎn) 粘膠短纖維 5.5 萬噸,粘膠長絲 2.2 萬噸,腈綸纖維 13.6 萬噸,化纖漿粕 5 萬噸。 2 、 工藝簡介: 制造粘膠的基本原料是槳粕。 漿粕的基本成分是纖維素。 纖維素是不溶于水, 也不 溶于堿溶液的固體物質(zhì)。 要使纖維素變成粘膠, 必須先經(jīng)過浸漬堿化, 把纖維素變成堿纖維, 再使堿纖維與二硫化碳作用而變成纖維素黃酸鈉, 纖維素黃酸鈉用稀堿溶液溶解, 就可以得 到粘膠。這就是粘膠制造的基本原理。 為了使產(chǎn)品質(zhì)量保持均勻、 穩(wěn)定, 首先把一定量的不同批號的漿粕混合均勻, 這在 生產(chǎn)中稱為混粕。 將漿粕用 20% 左右的燒堿溶液浸泡,進(jìn)行堿化得到的堿纖維,在生產(chǎn)中稱為浸漬。 然后,放掉多余的堿液,并從堿纖維中壓出,生產(chǎn)中稱為壓榨。 用粉碎設(shè)備將塊狀的堿纖維粉碎成較細(xì)小的堿纖維素顆粒,在生產(chǎn)中稱為粉碎。 將粉碎成細(xì)小、 松散顆粒的堿纖維素,在空氣中放置,經(jīng)過一定的時間,使堿纖維素分子發(fā) 生氧化降解,并降低纖維素的聚合度。這個過程叫做老化,在生產(chǎn)中稱為老成。 在老成后的堿纖維素中,加入二硫化碳, 進(jìn)行黃化反應(yīng), 制成纖維素黃酸鈉, 在生 產(chǎn)中稱為黃化。 然后加入稀堿溶液和軟水, 使纖維素黃酸鈉溶解而制成粘膠, 生產(chǎn)中稱為溶 解。為了使各批粘膠的質(zhì)量比較均勻,還要把批次相近的粘膠進(jìn)行混合,生產(chǎn)中稱為混合。 混合后的粘膠要經(jīng)過過濾和脫泡, 以便除去粘膠中未溶解的物質(zhì)顆粒和排除粘膠中 的氣泡,以提高粘膠的純凈度和清潔度,防止紡絲時噴絲孔堵塞。粘膠的溶解、混合、過濾 和脫泡過程, 需要一定的時間, 在這段時間里, 粘膠內(nèi)部的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)也在發(fā)生變 化,變化的這段時間稱為粘膠的熟成過程。 3 、 設(shè)備清單: 二、 全集成自動化( TIA )的實現(xiàn) 1 、 全集成自動化( TIA ) 簡介 隨著自動化技術(shù)的不斷提高, 企業(yè)對于自動化控制系統(tǒng)的要求也有所改變。 因此要 求現(xiàn)代化的自動化控制系統(tǒng)必須具有降低成本、保證質(zhì)量、控制精確、 安全性高等特點。全 集成自動化正是為順應(yīng)現(xiàn)代化控制系統(tǒng)的變革趨勢而產(chǎn)生的。 它克服生產(chǎn)設(shè)備之間 “自動化 孤島效應(yīng)”式單機自動化,成為當(dāng)今自動化控制系統(tǒng)集成的主導(dǎo)理念。 全集成自動化 ( TIA ) 提供給我們一個全模塊化的控制系統(tǒng), 各自部件可進(jìn)行單獨擴展, 并能組合在一起形成高集成度的自動化操作系統(tǒng)。全集成自動化( TIA )不僅通過現(xiàn)場總線 技術(shù)實現(xiàn)了系統(tǒng)自身與現(xiàn)場設(shè)備的縱向集成, 同時也實現(xiàn)了系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)系。 使 通訊覆蓋整個企業(yè), 從而實現(xiàn)了自動化控制、 制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源計劃系統(tǒng)三者的完 美結(jié)合,確保了現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的及時、精確和統(tǒng)一。 2 、 全集成自動化( TIA )技術(shù)在本項目中的實現(xiàn) 在本項目中, AS 417-4H 以下的現(xiàn)場總線采用冗余 Profibus DP 進(jìn)行通訊, 通過 Y-LINK 、 DP/PA-LINK 轉(zhuǎn)換成與現(xiàn)場設(shè)備相同的通訊協(xié)議從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)控。 Redundant OS Server 與 AS 417-4H 之間、 OS Client 與 Redundant OS Server 之間采用以太網(wǎng)( 100M/s ) 進(jìn)行通訊,保證了大數(shù)據(jù)量通訊的安全、穩(wěn)定、及時。通過 OSM 預(yù)留了與其它系統(tǒng)進(jìn)行通 訊的通訊接口,從而避免了“自動化孤島效應(yīng)” ,實現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部所有自動化控制系統(tǒng)全集 成自動控制。 Web Navigator Server 與 Web Navigator Client 之間采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊, Web Navigator Client 可通過 IE 瀏覽器輕松的監(jiān)視現(xiàn)場生產(chǎn)實際情況,實現(xiàn)了辦公全集成自 動化。從而方便了成本核算、原料調(diào)配,節(jié)約了生產(chǎn)時間提高了生產(chǎn)效率。 全集成自動化控制系統(tǒng)― TIA 在電廠輸煤控制中的應(yīng)用 產(chǎn)品部門: CD 所屬行業(yè):辦公樓 / 商業(yè)營業(yè)用房 來源: Siemens 一、引言: 全集成自動化控制系統(tǒng) ― TIA 在電廠輸煤控制中的應(yīng)用 在火力發(fā)電廠鍋爐的單爐 / 單磨燃煤的計量準(zhǔn)確問題一直是影響電廠發(fā)電成本正平 衡統(tǒng)計的頑癥, 更是燃煤發(fā)熱量和鍋爐燃燒效率統(tǒng)計計算尚無法解決的棘手問題。 因此, 目 前國內(nèi)絕大多數(shù)稍早些的火力發(fā)電廠由于沒有測取單爐燃煤計量的準(zhǔn)確方法, 其成本核算往 往依據(jù)反平衡法來求取發(fā)電煤耗和單位生產(chǎn)成本, 亦無法在開放的電力市場上網(wǎng)競價中準(zhǔn)確 地知道生產(chǎn)成本。 前不久某電廠委托本公司對該廠的輸煤控制和入爐煤計量系統(tǒng)進(jìn)行全面改 造以解決生產(chǎn)成本核算問題。 鑒于該工程要在整個電廠正常發(fā)電的情況下進(jìn)行, 且改造的內(nèi) 容比較大, 涉及的面比較廣。 因此決定分兩步對該項目進(jìn)行改造, 先期進(jìn)行輸煤控制系統(tǒng)的 改造而后進(jìn)行輸煤入爐煤軟測量的改造, 以期最終達(dá)到單爐瞬時燃料計量及動態(tài)生產(chǎn)成本核 算的目的。 一、工藝布置及其設(shè)備特點 該電廠的輸煤工藝系統(tǒng)比一般的火力發(fā)電廠要復(fù)雜得多, 它先后由一、 二期工程來構(gòu)成 現(xiàn)在的輸煤系統(tǒng)兩個系統(tǒng)之間即獨立又有相互交叉的工藝連接,同時要為六臺發(fā)電機組供 煤。 雖然本次僅涉及煤場至入爐煤斗之間的輸煤控制系統(tǒng)設(shè)備改造, 但為了安全可靠地實現(xiàn) 改造, 又不影響所有機組的正常運行, 因此將該項目分兩步進(jìn)行: 第一步先將輸煤控制系統(tǒng) 改造而后再將入爐煤計量部分改造。本文所介紹就是第一部分的內(nèi)容,其工藝布置如圖: 各工藝段所包含的設(shè)備有輸煤皮帶機、葉輪給煤機、往復(fù)式給煤機、碎煤機滾軸篩、帶 式除鐵器、圓盤除鐵器、精細(xì)除鐵器、犁煤器、切換擋板、拉繩開關(guān)和跑扁開關(guān)等組成。其 它如撕裂,打滑,堵煤等保護(hù)開關(guān)均不進(jìn)本控制系統(tǒng)。 二、工藝流程 輸煤工藝流程的主要特點是流程距離長, 分布點比較廣, 工藝設(shè)備的控制回路比較簡單; 現(xiàn)場環(huán)境粉塵很大,比較惡劣。 依據(jù)電力企業(yè)輸煤運行規(guī)程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 輸煤系統(tǒng)控制必須設(shè)有就地控制、 集中控制和程 序控制三級控制手段, 同時輸煤系統(tǒng)啟停或緊急故障時, 必須遵循啟動時按逆煤流順序逐一 啟動設(shè)備; 停止給煤時按正煤流順序逐一停止設(shè)備的原則進(jìn)行控制操作。 其工藝流程聯(lián)鎖如 圖: 從上輸煤工藝聯(lián)鎖流程圖分析得知, 在控制系統(tǒng)程序組態(tài)時, 應(yīng)嚴(yán)格按照該流程進(jìn)行設(shè) 計及組態(tài),以確保設(shè)備和人生的安全。有關(guān)程序控制的編程亦必須遵循系統(tǒng)聯(lián)鎖的原則下, 方可靈活組合。 三、控制系統(tǒng)拓?fù)?根據(jù)現(xiàn)場的實際狀況和輸煤工藝控制的技術(shù)規(guī)范要求:我公司推薦采用 SIEMENS TIA 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。以滿足輸煤系統(tǒng)狹長的輸煤棧橋在一側(cè)布置的電纜橋架,該橋架既要敷設(shè) 6000V AC 動力電纜,又同時要敷設(shè)控制和通訊電纜,因此電 纜周圍的共模和差模干擾信號必然要影響控制系統(tǒng)的通訊質(zhì)量, 甚至于使得控制系統(tǒng)不 能正常工作。為此我公司選用 PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線來組成網(wǎng)絡(luò)用光電交換機 OLM 來 完成與主控制器之間的信號交換。 因為采用了光纖傳輸通訊, 可將電磁場對通訊設(shè)備的干擾 影響降至最低程度, 真正達(dá)到阻斷干擾的目的。 該輸煤系統(tǒng)的設(shè)備動力電源供電電壓等級有 兩類, 即 380V AC 和 6000V AC 兩種。 經(jīng)本次改造, 凡涉及 380V AC 供電的電動機控制回路 都徹底改為 SIMOCODE 和 COMPACT STARTER 共計 95 臺套;凡 6000V AC 供電和一些不能作徹底改造的電 動機及其設(shè)備改為 LOGO 共計 34 臺套。這些設(shè)備的控制回路都必須與 FCS 的信號連接, 以交換兩個系統(tǒng)之間的信息。 它以主控制器 AS-417-2 作為主站,通過以太網(wǎng)交換機 ESM 連接到四臺安裝有以太網(wǎng) 卡 CP-1613 的工控機上,每臺的 HIM 系統(tǒng)界面選用 WIN CC V5.2 版本,主控制器除了自 身帶有的 PROFIBUS-DP 接口外,另外又配了一塊 PROFIBUS-DP 模件,這樣可以組成兩 個相對獨立的光纖環(huán)網(wǎng), 亦便于兩個輸煤系統(tǒng)的布置: 一個接口連接一期輸煤系統(tǒng)上的六只 OLM 光電交換機,另一個接口連接二期輸煤系統(tǒng)上的五只 OLM 光電交換機。其系統(tǒng)拓?fù)?圖如下: 其中 OLM100 和 OLM200 兩只光電交換機在控制系統(tǒng)中僅僅起到光電轉(zhuǎn)換的目的, 在 控制柜內(nèi)就實現(xiàn)光的轉(zhuǎn)換,起到防止電磁場干擾引入的作用。其它九個 OLM 分別接有 DP/Asi 通訊耦合器或 SIMOCODE 電機智能控制器。 每個耦合器下又連接有 LOGO 、 電機 啟動器、開關(guān)按鈕盒和 I/O 模塊。由此該控制系統(tǒng)構(gòu)成了較為復(fù)雜的三層結(jié)構(gòu)的通訊系統(tǒng)。 由于底層的控制器均采用通訊的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換, 因此, 從控制室的主控制器 到現(xiàn)場的電機智能控制器、 LOGO 、 電 機啟動器和 I/O 模塊之間只有通訊線, 而沒有一根控制線, 真正體現(xiàn)了 SIEMENS 現(xiàn)場

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