丁普秀 缠阿芳 马琳

摘 要： 随着科技的进步和生产工艺的发展，为了保证乙烯安全高效的生产，需要对乙烯稳定地生产进行监控，因此监控乙烯生产过程的系统非常有必要。本文介绍了乙烯生产过程，进一步介绍profibus系统构成，详细介绍了profibus现场总线构成的乙烯生产监控系统，解决了传统乙烯生产监控系统存在的问题，降低了费用，提高了乙烯生产的稳定性。

关键词： profibus；乙烯生产；监控系统

1 前言

近年来，乙烯行业迅速发展。乙烯的生产过程复杂，大量的需求，导致工作人员需要大量的时间来处理。传统的生产监控系统不能满足当下的需求，因此需要设计一套安全，稳定的系统来实时监控乙烯的生产。

计算机技术的不断发展，使得在工业控制领域也取得突破性进展。建立profibus在乙烯生产监控系统是解决上述问题的关键。同时，profibus是数字化，双向传输，高效运行的网络标准，它包含多个网络协议，它常常应用于工业生产的网络中。

2 乙烯生产监控系统概述

2.1 乙烯生产介绍

乙烯生产过程主要包括三个步骤，裂解、压缩和分离。

2.1.1 裂解

在裂解炉中，将原料如乙烷，液化石油气，石脑油，常压瓦斯油和加氢裂化器残渣转化为乙烯和有价值的副产物。在裂解炉中，裂解气体在淬火后产生并通过裂解气体管线输送到分离系列，裂解气体可从裂解气体管线分离成单独的产物。现代裂解炉的乙烯容量超过250000MTA，每炉的燃烧负荷超过100MW。

2.1.2 压缩

裂解器的分离系列从热部分开始，其中裂化气体被淬火并冷却，并且重馏分被冷凝并分离。此后，将工艺蒸汽冷凝并除去，并在裂解气体进入压缩部分之前将其干燥。压缩通常在四到五个阶段中进行，直到约36pa的压力，通常裂解气压缩机将其冷却分离。

2.1.3 分离

将压缩的裂化气体分离成C2减去馏分，将其送至冷段进行进一步分离，以及C3馏分。C2-和C3+馏分按顺序分离成指定的产物。由此，不需要的杂质如乙炔和甲基乙炔/丙二烯被氢化成乙烯和丙烯。裂解汽油也需要氢化以符合市场规格。

2.2 乙烯生产监控系统模块

结合2.1乙烯生产工艺，本文根据，给出乙烯生产监控系统，具体包括生产工艺接口和实时数据库。在乙烯的生产装置中，包括模糊逻辑控制、均匀控制、选择控制等多个控制模块，监控系统主要功能，整个系统有上千个I/O接口，其中重点监测的点有上百个，因此控制系统要求实时监测各個设备之间的运行情况，以及各个设备之间的运行参数并根据实际需要对参数进行具体设定。

3 profibus在乙烯生产监控系统方案

3.1 profibus简介

主站和从站共同组成了profibus系统。它是一种使用铜线材，光纤或无线等各种媒介的工业通讯系统，可透过位元串列传输方式把散布于应用现场的各类装置连结到中央控制或管理系统。经过总线线缆和总线插头连接。总线区段最多有32个现场设备组成。当连接更多设备时，可以通过中继器进行连接。这时若干从站可被一个主站控制，从站数量取决于主站内存架构，通常来说，profibus系统最大配置可达126站点。

profibus既可水平提供应用现场层级的通讯功能，又能同时垂直供应跨越数个阶层的通讯能力，因此在过去十年已成为领先全球市场的现场汇流排技术。profibus还能连接较低阶的AS介面和更高阶的以太网。从收发器汇流排接脚的绝对最大额定值，暂态电压过载保护和静电保护额定值看出，profibus系统具有非常强的稳定性，专为工业设计所需要，

3.2 基于profibus的乙烯生产监控系统

根据profibus的特点和适用范围，结合乙烯的生产工艺和技术要求，采用profibus生产监控系统，图1为profibus生产监控系统。

系统以profibus为主体架构的监控系统，它具体包含三部分，第一部分是主站管理，第二部分是profibus-DP主体网络架构，第三部分是具体传感器设备。

3.2.1 主站管理

主站管理是DCS系统，它能够提供通用的接口，稳定的数据库以及更易扩展的冗余配置，主站管理与上层终端设备构成主控系统。设备工程师可以从每个终端上面进行操作，进行每个模块每个单元的测试和维护，同时也可以对乙烯生产模块进行监控和数据采集等工作。

3.2.2 主体网络架构

该部分是与底层网络通讯的桥梁部分，每一个从站通过网络与profibus进行连接。总线的主要功能就是可以可以获取每一个从站的传感器信息。profibus主要是通过4芯光纤进行连接。

3.2.3 传感器设备

传感器的功能主要包括两部分。第一部分是传感器可以与上层网络进行通讯，它们的通讯方式是用独立的网关，第二部分是通过网络协议把每一个传感器将不同类型的数据发送至从站。

3.3 具体选型配置

由于乙烯生产装置庞大，为了保证乙烯的安全稳定的生产，同时也为了后续扩建，设计采用DCS工厂集成系统的设备，它的功能模块扩展性强，安全稳定。由于乙烯生产环境数据采集和状态变化复杂，需要多个程序控制，因此使用PCS7设备作为系统的主站，该设备具备PLC和DCS系统所有的优点，它的通讯模块稳定安全，能够实时与主站进行通讯交互，及时将数据传送到主站，并且扩展性极强。

整个监控系统的主要功能是，实现对加热，冷凝过程的自动控制；实现实时显示乙烯生产的主要工艺参数；实现动态监控各个设备的运行情况；实现对传感器数据的收集和监控；实现对各种生产管理数据的存储和查看。总之profibus监控系统需要具备非常好的网络冗余性，良好的稳定耐性，三防处理以及数据传输的实时性。各个乙烯生产设备之间和乙烯控制分站之间的通讯安全可靠，每个机组的控制站采用双星型网络，完成被机组的控制主机、从站、智能I/O之间的通讯。

4 结束语

乙烯生产环境相对复杂，生产过程需要实时监控，基于profibus的生产监控系统比传统方法更安全，更准确，减少了数据转换过程中的误差，同时也减少了网络布线，提高了监控系统的实时性和稳定性。另外profibus系统是建立在模块化和结构化的基础上的，设计简单也更利于重构，方便后期扩展。

参考文献

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