满科忠　甘文海　朱安超

摘 要：介绍西门子PCS7系统在干法乙炔发生工序中的应用，并对其工艺原理、系统构成、网络结构、系统程序和上位监控进行了阐述。

关键词：干法乙炔 PCS7 工艺原理 网络结构

0、引言

金泥干法乙炔有限责任公司采用先进的干法乙炔生产工艺技术，选用西门子先进的PCS7系统，即PCS7过程控制系统构建其整个干法乙炔的控制系统。

PCS7是西门子公司一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，结合了传统DCS和PLC 控制系统的优点，将两者的功能有机地结合在一起。系统的所有硬件都基于统一的硬件平台，所有软件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同样统一的软件平台。由于PCS7消除了DCS和PLC系统间的界限，真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点，PCS7过程控制系统具有可靠性高、稳定性好等优势，其集成现场控制、信号采集和数据管理等功能为一体。应用发生控制系统较好地实现了发生工序的正常运行。

干法乙炔生产作为一种先进的乙炔生产工艺，为满足工艺控制，要求以全厂集中操作与各工段分散控制相结合的系统运行模式实现整体生产过程的状态监视、生产操作、过程控制、事件报警、趋势记录、运行联锁、安全保护。

1、工艺原理及控制难点

1.1、工艺原理

经破碎、筛分处理的合格电石（粒径≤3mm），从电石称重仓进入电石加料仓，通过双螺旋给料机，将合格电石均匀地送入干式乙炔发生器，双螺旋给料机送来的电石从发生器侧面分别进入发生器的一、二层。在发生器搅拌和相应的水喷射作用下，乙炔气体逸出，从发生器下部乙炔气出口排出，进入除尘冷却塔，进行除尘和冷却处理。电石进入发生器一、二层后经搅拌从发生器中心孔下落至第三层，再经过搅拌从发生器三层层板的外周下落至发生器第四层层板，在第四层搅拌的作用下，四层层板上的电石从第四层层板中心孔落下至第五层，如此循环运动，最后电石渣从第十层中心孔排出，通过渣排出机排渣，电石渣被送入电石渣输送机上运输至水泥廠。

1.2、控制难点

2、系统结构

2.1、硬件构成

干法乙炔发生工序DCS系统由中央控制室、工程师站、PROFIBUS现场总线技术的分散I/O等子系统组成。控制系统的CPU为2个互为冗余的控制器CPU-410，PROFIBUS总线连接设备选用ET200M组件，信号模块选用三十二点数字量输入输出模块、八通道模拟量输入输出模块以及四通道RTD输入模块，I/O模块均支持热插拔。工厂总线上以太网通讯设备选用SCALANCE X204-2（现场控制站使用）与SCALANCE X212-2（中央控制室使用）工业以太网交换机。中控室操作计算机选用DELL工控机，共设二台服务器、一台工程师站和十一台操作员站。

2.2、软件构成

本工程采用了西门子PCS7 V8.1软件。编程组态主要使用了PCS7组成软件中两大软件，即STEP7 与WINCC。编程语言采用CFC功能块图的形式。

2.3、网络架构

工业以太网采用光纤环网架构，各自独立，将生产线的各个现场站与中央控制室的服务器、工程师站连接在一起。环网的构架提高了系统的可靠性。两个光纤环网在中央控制室连接在一起，使整个系统共用一台工程师站。十一台操作员站中从服务器读取数据。服务器采用冗余结构，操作员站可在两个服务器之间无扰切换，为生产的稳定性和可靠性提供保证。

3、控制系统功能

3.1、控制系统功能

发生工序的控制系统具备较高的自动化水平，并保证其运行安全、可靠。控制系统具有以下先进的控制及管理。

（1）设备分组：设备依据工艺段进行合理分组，各组设备依据联锁顺序起停，既能单起单停，也能解锁起停，当然这还受到启动条件，保护条件的制约。

（2）控制回路：PID控制回路在干法乙炔发生工序必不可少，本项目控制回路主要包发生器的水流量调节，发生水箱的液位调节等，控制回路的投运使设备运行更加平稳，降低了能耗，延长了设备的使用 寿命，也使工艺生产更为稳定。

（3）自动控制：结合我工艺特点及设备的控制要求，对加料系统，列管冷却器的反冲洗水等过程进行自动控制，使操作员将更多精力放在主要工艺设备的操作上。这些自动控制有效地降低了操作员劳动强度，提高了工作效率。

（4）紧急事故处理：对于发生可能对生产过程造成重大影响甚至会危害人身安全的事故，如发生器的乙炔泄漏导致的发生器压力低;发生器层板气相温度高;出渣机故障等， 控制系统都会在第一时间做出响应，帮助操作员采取措施，将损失降到最低。

（5）历史曲线：PCS7的数据归档功能，能使操作员查看任何时间点的数据。该项目同时归档近2000个生产数据，并保存1个月。利用趋势窗口能很方便地查看数据变化趋势并对其进行分析比较。系统还具有自由组态趋势的功能，操作员可以将相关数据组态在一张趋势图中进行对比，方便查找事故原因及优化操作。