基于S7-300的烧碱系统的设计

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1、PCS7过程控制系统在制碱生产中的应用电机工程学系，约旦，Tafila技术大学，Tafila机械工程，Al-Balqa应用的高校，约旦安曼机械及工业工程系，应用科学大学，约旦安曼摘要：从系统配置、网络架构、软件组态编程和控制回路设计等方面详细介绍了西门子PCS7过程控制系统开发平台在离子膜烧碱装置中的应用。整个系统基于Profibus现场总线，采用多种软硬件冗余措施，利用光纤传输快速交换式工业以太网和标准以太网相结合的方式，在上位机系统与自动化控制站之间进行快速数据交换。实际的生产运行表明，该系统设计合理、运行安全可靠、操作维护方便，各项技术指标均达到过程控制要

2、求。关键词：离子膜烧碱冗余控制冋路联锁0引言离子膜制碱工艺是以离子交换膜的选择渗透性为基础的一种制碱方法，已被世界公认为技术先进和经济合理的烧碱牛产方法。与隔膜电解制碱和水银电解制碱相比，离子膜法具有碱液浓度高、含盐低、质量好、能耗低、无汞害、无铅污染、投资省等优点。随着离子膜制碱在烧碱产能中所占的比例越来越大，其控制技术不断提高，各种新型检测仪表与自动控制方法紧密结合，控制系统呈现多样化，采用DCS实施先进控制和高级管理已成为我国离子膜制碱装置发展的必然趋势。SIMATICPCS7(processcontrolsystem)是西门子公司开发的面向所有过程控制应

3、用场合的基于现场总线的模块化先进过程控制系统。PCS7系统使用统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件，充分体现了全集成自动化(TIA)的特点。全集成自动化解决方案就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能，它可实现从SIMATIC的驱动设备到各种现场设备，从仪表控制到电气控制，从控制到管理的高度集成。应用这种解决方案，可以大大简化系统结构，减少大量接口部件；可以克服上位机和各工业控制器之间，连续控制和逻辑控制Z间，集屮与分散Z间的界限；可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，基于这种环境，技术人员可以在同一个平台下对所有应用进行组态和

4、编程。1项目简介某化工集团5万吨离子膜烧碱项目选用了西门子公司新一代过程控制系统PCS7WinceV6.0,结合Profibus现场总线技术，由意大利伍徳■诺拉公司提供生产工艺。整个装置包括以下儿个部分：4台电解槽、4台整流器、4台极化整流器；氯氢控制部分：氯气总管、氢气总管；盐水二次精制部分：3台过滤器、2台树脂塔；脫氯、阴极液冷却、液氯处理、氯气干燥、氢气处理；废气工段、公用部分。2PCS7系统概述PCS7系统采用上位机软件Wince作为监控和操的人机界面，利用开放的现场总线和工业以太网实现场数据采集和系统通信，采用S7自动化系统作为场控制单元实现过程控制，

5、以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。PCS7是基于全集成自动化思想的系统，其集成的核心是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件，所有的系统信息都存储于一个数据库中且只需输入一次这样大大增强了系统的整体性、信息的准确性和数据的完整性。PCS7采用符合IEC61131・3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。现场设备库提供大量的常用现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作，缩短工程周期。PCS7具有ODBC、OLE等标准接口，通信系统采用工业以太网和Prifibus现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性，可以很容易地连接上

6、位机管理系统和其它厂商的控制系统。SIMATICNET工业以太网用于系统站之间的数据通信，特别适合于网络部件会遭受严重电磁干扰、液体浸入、大气侵蚀或高度污染的地区。Profibus现场总线是一种简单、坚固和可靠的总线系统，已广泛应用于过程、加工和综合工业的所有领域以及主要流程和辅助流程的输入输出物流。该总线系统支持冗余和故障安全以及在线扩展功能，既可安装在标准工业环境屮，也可安装在具有爆炸危险的现场。该系统的特点是兀余CPU,兀余电源，兀余I/O兀余以太网兀余服务器。图1电解槽3控制系统设计该系统布局如下：梅兰化工5万吨/年离子膜烧碱DCS系统SIMATICPC

7、S7图1系统布局1.由于复杂的过程控制和联锁保护，我们选择AS417-4HTL余CPU,冗余电源,兀余以太网，兀余的PROFIBUS-DP,兀余I/O兀余WinCC服务器；2.417-4HCPU具有事件同步的功能，以保证两个CPU在事件连贯的处理上的同步和数据的一致性。当主CPU出现故障或功率下降，备用CPU立即接管主CPU的控制功能。3.工业以太网是一个光缆环路连接的OSM（光学交换机模块），其通信速度高达100Mbit/s的。4.与PROFIBUS相比，分布式1/O结构已经取代了传统的综合。冗余的RPOFIBUS-DP通讯用于提高通信的可靠性。对比等功能情况

8、下，ET-200M分布式