[Key word]systerm、configuration-exploiture、Application [關鍵詞]系統 組態開發 應用 摘要： 　　新疆石河子開發區天業化工有限責任公司（簡稱天業化工）于2003籌建20萬t/a聚氯乙烯工程，其一期10萬t/a聚氯乙烯項目已于2004年11順利投產運行，與之配套的5萬t/a片堿裝置是引進瑞士博特公司的雙向逆流制堿生產工藝及設備技術，在生產自動化控制上我公司采用西門子s7-300系統，依據工藝條件成功開發了編程組態系統，投產至今，自動控制系統平穩穩定。該裝置為公司平衡生產、增長利潤發揮著巨大作用。 一、 工藝流程概述： 　　膜式法生產片堿可分為兩個階段： （1）堿液從32%濃度濃縮至61%，這個階段可在降膜蒸發器中進行。加熱源采用中壓蒸汽及二次蒸汽并在真空下進行蒸發；NaOH 經由P-1泵進入EV-1, 濃度有32%升至50%，再經P-2泵進入EV-2,濃度從50%升至61%。 （2）61%堿液再通過降膜濃縮器，以熔融鹽為熱載體，在常壓下將堿液濃縮成熔融堿（濃度為98%），再經片堿機制成片狀固堿。 二、硬件配置及網絡構成： 1）　　　S7-300開發編程軟件一套； 2）　　　WINCC組態軟件一套； 3）　　　CP5611網卡2塊； 4）　　　電源: 6ES7307-1EA00-0AA0 2塊； 5）　　　CPU315-2DP 2塊； 6）　　　IM153冗余組 2套； 7）　　　通訊模塊：CP342-5 4塊； 8）　　　AI模件：6ES7331-7NF00-0AB0 6塊； 9）　　　AO模件：6ES7332-5HD00-0AB0 4塊； 10）　　　DI模件：6ES7321-1BL00-0AA0 3塊； 11）　　　DO模件：6ES7321-1BH01-0AA0 2塊；; 12）　　　DIN深型導軌 3條； DELL計算機：PVI2.4G 256RAM 40G 19LCD 2臺； 激光打印機：HP1300 1臺； 三、系統特點： 　　　　１． 工程師站和操作員站的特點 　　1) 充分貫徹西門子公司全集成自動化的思想，系統具有統一的通訊、統一的組態工具、統一的數據庫，消除了傳統的DCS與PLC之間的鴻溝； 　　2) 監控軟件WinCC (視窗控制中心)為基于 Windows XP/2000操作系統的開放 型全圖形化人機操作界面，具有組態靈活，操作簡單的特點； 　　3) Win CC擁有完備的工業圖形庫，如閥門、反應罐、模擬傳統顯示儀表、 管道等, 方便了工程師設計監控系統的過程畫面； 　　4) 人機界面具有良好的開放性， 支持以太網、Profibus、RS232、RS422/485等通訊方式，支持TCP/IP、網絡DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等標準通訊協議; 　　5) 操作員界面為全漢化界面，有利于工程項目的開發、編程和調試； 　　6) Win CC提供獨特的組態向導， 詳細的在線幫助，有利于在較短的時間內快速掌握; 　　　　２． 系統通信功能特點 　　1) MPI通信協議運行于Windows xp環境，用于上位機與控制器間的編程組態通訊； 　　2) PROFIBUS-DP通信協議運行于Windows XP環境，用于控制器與ET-200 擴展I/O間的實時通訊， 速度可達10M，距離可達9.6公里(電纜)或 90公里 (光纜)。 　　　　３． 控制器和I/O模板特點 　　1) S7系列控制器和 I/O卡件可靠性高，MTBF在數十萬小時以上（最短MTBF ＝19.6年）； 　　2) 所有模塊均有完善的自診斷功能、傳感器斷線監測功能、在線插拔功能，保證了系統安全、長時間運行，提高了系統的可用性和可維護性； 　　　４． 控制組態軟件特點 　　1) 系統提供完善的符合IEC1131標準組態工具，包括梯形圖（LADER）、語句表（STL）、連續功能圖（CFC）、順序功能圖（SFC）、結構化語言（SCL），且各種組態工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷； 　　2) 系統提供近500個CFC標準功能塊庫，提高了系統組態效率，縮短了工程周期； 　　　５． 冗余系統功能特點 　　1) 控制器冗余系統可以實現雙控制器冗余切換的功能，當主控的CPU出現故障時，另一個CPU自動地接替主控CPU的工作， 切換時間為秒級。 　　2) 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP協議的ET200M I/O站冗余通訊接口和電纜，實現與 雙控制器（CPU）的 冗余通訊； 　本系統幾個典型的調節回路 1． 流量-溫度串級調控 　　為保證恒定EV-2效體濃度，必須保證要正常、穩定的效體溫度，而效體溫度又受進堿流量的影響，本回路采用串級，交叉限副調節系統，溫度是整個控制過程中主要質量指標之一。在系統中以溫度調節為主環，流量調節為副環，加入了一流量單交叉限幅，進堿量不僅僅取決于溫度調節器輸出信號，而且受到了流量瞬時值的限制，按照經驗結論，流量值乘以經驗系數作為上、下限幅值，有效地把溫度控制在規定指標之內。 EV-1效體溫度 、終濃縮溫度均以同樣控制方式。 2．流量-液位串級調控 　　保證穩定、適宜的效體液位，對設備使用壽命非常關鍵。液位高,勢必對絲網、二次蒸汽管道造成嚴重腐蝕；液位低，會對下游的泵造成氣蝕。液位的波動也將造成整個系統的震蕩，操作人員不易控制，產品質量也將無法保證。采用流量-液位關聯控制，效體的液位被穩定地控制在設定值。（下圖是05.07.23日系統控制的液位曲線） 3．片堿機變頻控制 　　片堿機是產品最后一道工序的關鍵設備，以博特公司的控制理念，自主設計、編寫程序，實現了瑞士博特片堿機裝置國內企業自主編程組態，可靠穩定運行的先例。本回路為一個定值單回路調節系統。其設定值根據現場實際情況需求而升高或降低，變頻器的輸出頻率，相應增大或減小，升降轉速，以“變”求“穩”。為保證過硬產品質量、設備安全可靠，分別把轉鼓冷卻水量、轉鼓機封水壓作為保護連鎖信號，在斷水情況下緊急停車，有效的保護了關鍵設備。 系統各項工藝指標： 1.3.2離子膜法氫氧化鈉（片狀固體GB/T—1201001199—89）） 　　通過與國家執行標準的數據比較，我公司生產的片堿濃度屬一級品，其他各項數據都比優級品規定的指標還低；優質產品，離不開穩定的液位控制回路，恒定的溫度調節回路，更加離不開具有人性化設計理念的聯鎖控制。控制系統在優質產品生產過程中發揮了尤為重要作用，通過多半年的運行，我們更加清醒地認識到，控制裝置在的舉足輕重，當然產品質量與博特設備及工藝技術也是息息相關。 缺點與不足 　　氫氧化鈉在制片生產中，溫度在380℃以上，屬于高溫強腐蝕介質，所以效體液位計壽命周期較短，自開車至今，我公司一效液位計已更換1臺（鎳膜片）；包裝系統采用機械稱，半自動包裝，可動件較多，故障率高，影響著裝置的開工效率。我們從影響生產穩定的主要源頭入手，將國外的設備研究、分析，通過用國產件替代，技術改造等方式完善裝置，與生產實際相適應。相信通過我們的努力，瑞士博特裝置越加趨于完善、更加適合現場工況條件，為公司經濟效益的增長發揮應有的作用。 結束語　 　 　　該控制系統投用多半年來，性能穩定、運行可靠，界面友好，操作簡單，維護工作量很小，受到了操作和維護人員的歡迎；投用后，系統配置靈活，便于設計和調試，性能價格比優越，系統擴展容易且維護工作量小，是企業進行技術改造和中小型生產過程首選的自控系統。正常運行證明：完全符合預期的要求。 參考文獻： SIMATIC WINCC V5.0 西門子（中國）有限公司技術資料辦 SIMATIC S7-300/400 西門子（中國）有限公司技術資料辦 作者簡介： 張俊平，26歲，大專，畢業于西安理工大高等技術學院，助理工程師，車間副主任。