西门子全集成自动化
西门子全集成自动化（ TIA ）及 Profibus 通讯在吉林化纤长丝原液项目中的应用 点击次数 : 【摘 要 】 SIMATIC PCS7 是西门子公司推出的一套满足现场使用要求的现代化 DCS 控制系 统。 本文以吉林化纤长丝原液项目为实例， 浅谈关于使用 PCS7 V6.0 实现全集成自动化的系 统配制方案。 举例介绍如何将在此项目中应用到的支持 Profibus 通讯协议的西门子及第三方 设备连接到 DCS 系统当中，并使用 PCS7 V6.0 对其进行监视和控制。 【 关 键 词 】 全集成自动化 Profibus 通讯 SIMATIC PDM Web Navigator 一、 项目简介 1 、 吉林化纤股份公司简介： 吉林化纤集团有限责任公司始建于 1960 年，是从事化纤生产、商业贸易、建筑安 装于一体的大型企业， 是中国 500 强脊梁企业之一。 公司主导产品包括粘胶短纤维、 粘胶长 丝、腈纶纤维、化纤浆粕在内的四大系列 180 多个品种，总生产能力 26.3 万吨，其中年产 粘胶短纤维 5.5 万吨，粘胶长丝 2.2 万吨，腈纶纤维 13.6 万吨，化纤浆粕 5 万吨。 2 、 工艺简介： 制造粘胶的基本原料是桨粕。 浆粕的基本成分是纤维素。 纤维素是不溶于水， 也不 溶于碱溶液的固体物质。 要使纤维素变成粘胶， 必须先经过浸渍碱化， 把纤维素变成碱纤维， 再使碱纤维与二硫化碳作用而变成纤维素黄酸钠， 纤维素黄酸钠用稀碱溶液溶解， 就可以得 到粘胶。这就是粘胶制造的基本原理。 为了使产品质量保持均匀、 稳定， 首先把一定量的不同批号的浆粕混合均匀， 这在 生产中称为混粕。 将浆粕用 20% 左右的烧碱溶液浸泡，进行碱化得到的碱纤维，在生产中称为浸渍。 然后，放掉多余的碱液，并从碱纤维中压出，生产中称为压榨。 用粉碎设备将块状的碱纤维粉碎成较细小的碱纤维素颗粒，在生产中称为粉碎。 将粉碎成细小、 松散颗粒的碱纤维素，在空气中放置，经过一定的时间，使碱纤维素分子发 生氧化降解，并降低纤维素的聚合度。这个过程叫做老化，在生产中称为老成。 在老成后的碱纤维素中，加入二硫化碳， 进行黄化反应， 制成纤维素黄酸钠， 在生 产中称为黄化。 然后加入稀碱溶液和软水， 使纤维素黄酸钠溶解而制成粘胶， 生产中称为溶 解。为了使各批粘胶的质量比较均匀，还要把批次相近的粘胶进行混合，生产中称为混合。 混合后的粘胶要经过过滤和脱泡， 以便除去粘胶中未溶解的物质颗粒和排除粘胶中 的气泡，以提高粘胶的纯净度和清洁度，防止纺丝时喷丝孔堵塞。粘胶的溶解、混合、过滤 和脱泡过程， 需要一定的时间， 在这段时间里， 粘胶内部的化学性质和物理性质也在发生变 化，变化的这段时间称为粘胶的熟成过程。 3 、 设备清单： 二、 全集成自动化（ TIA ）的实现 1 、 全集成自动化（ TIA ） 简介 随着自动化技术的不断提高， 企业对于自动化控制系统的要求也有所改变。 因此要 求现代化的自动化控制系统必须具有降低成本、保证质量、控制精确、 安全性高等特点。全 集成自动化正是为顺应现代化控制系统的变革趋势而产生的。 它克服生产设备之间 “自动化 孤岛效应”式单机自动化，成为当今自动化控制系统集成的主导理念。 全集成自动化 （ TIA ） 提供给我们一个全模块化的控制系统， 各自部件可进行单独扩展， 并能组合在一起形成高集成度的自动化操作系统。全集成自动化（ TIA ）不仅通过现场总线 技术实现了系统自身与现场设备的纵向集成， 同时也实现了系统与系统之间的横向联系。 使 通讯覆盖整个企业， 从而实现了自动化控制、 制造业执行系统和企业资源计划系统三者的完 美结合，确保了现场实时数据的及时、精确和统一。 2 、 全集成自动化（ TIA ）技术在本项目中的实现 在本项目中， AS 417-4H 以下的现场总线采用冗余 Profibus DP 进行通讯， 通过 Y-LINK 、 DP/PA-LINK 转换成与现场设备相同的通讯协议从而实现对现场设备的实时监控。 Redundant OS Server 与 AS 417-4H 之间、 OS Client 与 Redundant OS Server 之间采用以太网（ 100M/s ） 进行通讯，保证了大数据量通讯的安全、稳定、及时。通过 OSM 预留了与其它系统进行通 讯的通讯接口，从而避免了“自动化孤岛效应” ，实现了企业内部所有自动化控制系统全集 成自动控制。 Web Navigator Server 与 Web Navigator Client 之间采用标准的以太网通讯， Web Navigator Client 可通过 IE 浏览器轻松的监视现场生产实际情况，实现了办公全集成自 动化。从而方便了成本核算、原料调配，节约了生产时间提高了生产效率。 全集成自动化控制系统― TIA 在电厂输煤控制中的应用 产品部门： CD 所属行业：办公楼 / 商业营业用房 来源： Siemens 一、引言： 全集成自动化控制系统 ― TIA 在电厂输煤控制中的应用 在火力发电厂锅炉的单炉 / 单磨燃煤的计量准确问题一直是影响电厂发电成本正平 衡统计的顽症， 更是燃煤发热量和锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题。 因此， 目 前国内绝大多数稍早些的火力发电厂由于没有测取单炉燃煤计量的准确方法， 其成本核算往 往依据反平衡法来求取发电煤耗和单位生产成本， 亦无法在开放的电力市场上网竞价中准确 地知道生产成本。 前不久某电厂委托本公司对该厂的输煤控制和入炉煤计量系统进行全面改 造以解决生产成本核算问题。 鉴于该工程要在整个电厂正常发电的情况下进行， 且改造的内 容比较大， 涉及的面比较广。 因此决定分两步对该项目进行改造， 先期进行输煤控制系统的 改造而后进行输煤入炉煤软测量的改造， 以期最终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本核 算的目的。 一、工艺布置及其设备特点 该电厂的输煤工艺系统比一般的火力发电厂要复杂得多， 它先后由一、 二期工程来构成 现在的输煤系统两个系统之间即独立又有相互交叉的工艺连接，同时要为六台发电机组供 煤。 虽然本次仅涉及煤场至入炉煤斗之间的输煤控制系统设备改造， 但为了安全可靠地实现 改造， 又不影响所有机组的正常运行， 因此将该项目分两步进行： 第一步先将输煤控制系统 改造而后再将入炉煤计量部分改造。本文所介绍就是第一部分的内容，其工艺布置如图： 各工艺段所包含的设备有输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机滚轴筛、带 式除铁器、圆盘除铁器、精细除铁器、犁煤器、切换挡板、拉绳开关和跑扁开关等组成。其 它如撕裂，打滑，堵煤等保护开关均不进本控制系统。 二、工艺流程 输煤工艺流程的主要特点是流程距离长， 分布点比较广， 工艺设备的控制回路比较简单； 现场环境粉尘很大，比较恶劣。 依据电力企业输煤运行规程技术标准， 输煤系统控制必须设有就地控制、 集中控制和程 序控制三级控制手段， 同时输煤系统启停或紧急故障时， 必须遵循启动时按逆煤流顺序逐一 启动设备； 停止给煤时按正煤流顺序逐一停止设备的原则进行控制操作。 其工艺流程联锁如 图： 从上输煤工艺联锁流程图分析得知， 在控制系统程序组态时， 应严格按照该流程进行设 计及组态，以确保设备和人生的安全。有关程序控制的编程亦必须遵循系统联锁的原则下， 方可灵活组合。 三、控制系统拓扑 根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求：我公司推荐采用 SIEMENS TIA 的系统结构。以满足输煤系统狭长的输煤栈桥在一侧布置的电缆桥架，该桥架既要敷设 6000V AC 动力电缆，又同时要敷设控制和通讯电缆，因此电 缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通讯质量， 甚至于使得控制系统不 能正常工作。为此我公司选用 PROFIBUS-DP 现场总线来组成网络用光电交换机 OLM 来 完成与主控制器之间的信号交换。 因为采用了光纤传输通讯， 可将电磁场对通讯设备的干扰 影响降至最低程度， 真正达到阻断干扰的目的。 该输煤系统的设备动力电源供电电压等级有 两类， 即 380V AC 和 6000V AC 两种。 经本次改造， 凡涉及 380V AC 供电的电动机控制回路 都彻底改为 SIMOCODE 和 COMPACT STARTER 共计 95 台套；凡 6000V AC 供电和一些不能作彻底改造的电 动机及其设备改为 LOGO 共计 34 台套。这些设备的控制回路都必须与 FCS 的信号连接， 以交换两个系统之间的信息。 它以主控制器 AS-417-2 作为主站，通过以太网交换机 ESM 连接到四台安装有以太网 卡 CP-1613 的工控机上，每台的 HIM 系统界面选用 WIN CC V5.2 版本，主控制器除了自 身带有的 PROFIBUS-DP 接口外，另外又配了一块 PROFIBUS-DP 模件，这样可以组成两 个相对独立的光纤环网， 亦便于两个输煤系统的布置： 一个接口连接一期输煤系统上的六只 OLM 光电交换机，另一个接口连接二期输煤系统上的五只 OLM 光电交换机。其系统拓扑 图如下： 其中 OLM100 和 OLM200 两只光电交换机在控制系统中仅仅起到光电转换的目的， 在 控制柜内就实现光的转换，起到防止电磁场干扰引入的作用。其它九个 OLM 分别接有 DP/Asi 通讯耦合器或 SIMOCODE 电机智能控制器。 每个耦合器下又连接有 LOGO 、 电机 启动器、开关按钮盒和 I/O 模块。由此该控制系统构成了较为复杂的三层结构的通讯系统。 由于底层的控制器均采用通讯的方式与主控制器进行数据交换， 因此， 从控制室的主控制器 到现场的电机智能控制器、 LOGO 、 电 机启动器和 I/O 模块之间只有通讯线， 而没有一根控制线， 真正体现了 SIEMENS 现场
