PROFIBUS在30万吨焦化工程自动化仪表分工程中的应用

发布：2018-12-18 | 点击：人次

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本方案是为某公司30万吨焦化工程自动化仪表分工程所做的设计方案。采用德国SIEMENS的现场总线PROFIBUS及工业以太网技术，将本期工程所包括焦炉工段、鼓冷工段、脱硫工段、粗笨工段、制冷工段组成先进的FCS控制系统。实现对鼓风工段、脱硫工段、粗笨工段控制室集中监控及焦炉工段采用交换机控制室内就地监控方式。其中焦炉设1个操作站、1个工程师站，鼓冷工段、脱硫工段、粗笨工段各设1个操作站，合设1个工程师站。整个控制可以通过FCS系统以及工业以太网系统的人机界面——操作站及其实时监控软件，完成对所有的实时监测和控制功能，完成数据处理、显示、停机联锁保护、手动操作、打印和联网。

PROFIBUS现场总线系统介绍

控制系统的发展大体上经历了由zui初的采用基地式仪表控制、集中式体系结构的计算机控制系统DCS和近几年发展的现场总线控制系统FCS三个大的发展阶段。现场总线它是现代控制技术、计算机技术和网络技术发展的成果，是工业自动化事业的进展需要，也是技术发展的必然。现场总线使得现场设备之间，现场设备和控制室设备之间构成网络互统。现场总线控制系统是控制系统的发展的趋势。

现场总线技术的三大特点是信号传输数字化、控制功能分散化、开放与可互操作。目前，较为流行的现场总线有：FF-FoundationFieldBus（现场总线基金会）现场总线、CAN（控制局域网络）、LONWORKS（局部操作网络）、PROFIBUS（过程现场总线）以及过渡性的HART（可寻址远程传感器数据通路）协议等五种现场总线。

PROFIBUS现场总线主要用于可编程序控制器（PLC）和开关量检测系统。也就是说，它比较适用于工厂自动化系统。PROFIBUS适合于过程控制产品，如调节阀、执行器、模拟量I/O模块、数字量I/O模块等。其开放的通信系统可使不同厂商的产品工作在同一个总线系统上。

焦化工程系统组成

整个焦化工程分成两个控制中心，一个负责监控焦炉工段，一个负责监控鼓冷等工段。

本控制系统网络分为上层管理网和下层控制网，中间由S7-300控制器链接构成一个完整的控制网络。上层管理网由标准纤维光缆加OLM（工业以太网光纤链路模块）构成环形主架，向上由ITP（9/15）标准电缆链接操作员站和工程师站，向下由ITP（9/15）标准电缆链接S7-300上的以太网模块，构成一个传输速率为10M/100M的冗余以太网，实现操作员站、工程师站和S7-300控制器间的数据交换。下层控制网由双角屏蔽线构成PROFIBUS网。

控制系统采用SIEMENSS7-300PLC,监控系统采用SIEMENSWINCC，并配置双服务器热备。整个通讯系统包括实时控制网络DP网和高速工业以太网。其中各工段均采用两台SIEMENS的S7-315可编程序控制器做系统主、从站，另加数字量输入、输出模块和模拟量输入、输出模块及工业以态网模块组成一个底层为PROFIBUS现场总线,上层为以太网的控制系统，利用两个CPU模块实现重要参数的硬件热备，并利用SIEMENS的监控软件WINCC实现对系统的监控。其中焦炉工段、鼓冷工段各配有1个操作站、1个工程师站、一台打印机。同时两套监控系统实现软件热备，以提高系统的可靠性。见集中监控系统控制图。

系统主要功能介绍

随着计算机技术的发展，计算机在工业控制领域的应用越来越广泛，由于控制现场的情况越来越复杂，安全可靠性的要求也越来越高，选择一个开发界面友好的、安全可靠的监控系统软件也越来越重要。综合比较，本系统选用了西门子的WINCC组态软件，它具有功能强大、开放性好、可靠性高、支持多语言等特点．是开发工业控制自动化系统工程的有力工具。

WINCC软件主要包括数据采集、数据管理2个基本的功能。数据采集是指从现场采集数据并进行相应处理，数据的采集主要由下位机PLC来完成。本系统使用西门子的S7-300PLC可以很好的实现系统集成。数据管理是把从现场采集到的数据进行处理并把它送到上位机的数据库，数据和现场信息在服务器或工作站上以装置图、系统图、趋势图及报警表等图形方式显示出来，以实现对整个工程的监控，同时根据需要提供定时打印或手工打印功能以随时打印报表、趋势图和报警。

由WINCC组成的本监控系统，可以实时采集整个焦化工程的过程控制参数以及相关信息，允许操作人员实时地对现场有关参数实施监视和控制，操作人员只要通过上位机中丰富全面的画面就可实现直观地监测和控制现场，从而实现对工艺过程的监视和控制，还可查询相关历史数据，为系统进一步优化提供依据。

由于WINCC的开放性，它能和多种PLC产品相连接，这就为系统进一步扩展提供了平台。

系统功能

本系统具有对重要参数的显示、自动调节、报警、事故追忆、报表打印、趋势显示及必要的保护功能。

参数的显示、自动调节：操作员可随意在各工艺流程画面间切换，以监控各测点及调节回路的状态。

报警：报警发生时可由声、光、文本信息等途径告知操作员发生异常情况的设备和工艺过程，以便及时处理。本项目把报警更细分为事故报警和普通报警，并发出不同的音响。历史报警信息在Alarmlog中查阅、打印。

事故追忆：系统有操作记录和报警历史记录，发生事故时可以追忆当时的情况，以便正确地分析事故原因，以绝后患。

报表打印：以班报的形式对所有重要参数进行报表自动打印，也可随意手动打印历史数据。

趋势显示：以趋势图的形式对所有要求记录的参数进行72小时趋势显示，并可按操作员要求随时打印。

保护功能：在生产过程中尤为重要，当保护条件满足时，系统必须立刻做出反应，使相关设备及工艺流程处于安全状态，以保证生产安全。这是本项目使用冗余控制非常重要的原因。

软件编程

经客户审核通过的设计方案、图纸及资料将作为软件编程的依据。软件编程主要包括以下一些内容：

系统调试与试运行

我们会派经验丰富的工程师到现场进行系统调试。系统调试的目的主要是检验设计中要求达到的系统逻辑功能及控制指标，使系统所控制的设备能按贵公司期望的目标运行。

调试工程师会根据现场设备安装进度，先调试的设备先投入自动运行，这样可以确保系统试运行时间长，及早发现问题及早处理，尽量在系统试运行阶段处理完所有的问题，不给用户留下工程或技术余患。

系统调试及试运行过程中，我们的工程师还将为用户配置各种数据或信息管理功能，便于用户使用和数据分析。诸如历史数据配置、报警信息检索，事件记录检索、系统日常工作时间安排等。

系统调试步骤如下：

系统培训

系统调试及试运行期间，贵公司的系统维护工程师和操作人员即可积极参与工作，以增加对系统的初步了解，正式的系统培训工作安排在系统调试结束以后，培训课程安排见培训章节，具体的参与人员和开始时间与业主协商解决。

系统验收及竣工资料

系统调试完成并试运行以后，即可进行系统验收。系统验收的内容可以分为硬件点、软件功能、其他功能三项。硬件点验收是检验现场传回的信息能否在终端软件上正确显示，从终端软件上发出的点的指令能否正确地调控现场设备；软件功能验收主要是验证系统中要求实现的逻辑功能是否能够准确无误地达到设计要求，系统中需要调控的参数能否准确地受控；其它功能验收则是验收系统图形、系统报警/数据记录、系统日常工作时间安排等。

系统验收的同时，工程师会根据现场施工中所作的图纸修改、点表的调整等变更事项，并结合施工图，重新绘制工程竣工图纸，作为zui终图纸交给客户公司留存档案。

关于威仪:

广州市威仪自动化，以PLC、DCS系统集成与软件组态为龙头，承接自动化系统工作，为众多家企业完成过一系列重点工程。公司凭借雄厚的实力，代理欧美几大著名品牌的产品，其中有德国的西门子（Siemens）流量计及可控制编程器PLC，德国氟莱克森（FLEXIM）超声波流量计和传感器等，丹麦的丹佛斯（Danfoss）变频器及工控仪表，美国丹纳赫Gems-panamatric流量计及分析仪、Setra&Gems工控仪表，美国通用（Ge）流量计及分析仪、Actaris水、电、热计量表，Tecsis工业仪表。另外，本公司还自行研发生产威仪（Wayeasy）变频器。

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