化工行業聚合廠房和干燥廠房建立自動化控制系統解決方案

工程概述：

上海某化工股份有限公司是中國最大氯堿企業，綜合實力列全國化工行業第三強，氯堿行業第一強。在激烈的投標競爭中,上海西門子工業自動化有限公司最終中標，負責主要在聚合廠房和干燥廠房建立自動化控制系統，以確保上海某化工股份有限公司年產3000T聚氯乙烯產品的設計規模。上海西門子工業自動化有限公司承接的工程范圍包括: 硬件供貨，項目管理，軟件設計，系統集成，現場安裝調試，客戶培訓等。

2001年4月11日，上海某化工總廠聚氯乙烯中試裝置項目順利竣工。上海西門子工業自動化有限公司采用了Siemens 公司最先進的PCS7過程控制系統作為全廠的自動化系統硬件平臺，整個系統由1臺417H(含德安，本安模塊)，2臺操作員工作站(其中一個可作為工程師站),以及PROFIBUS PA儀表組成。成功地運用了PCS7的強大功能，諸如批量處理，事件驅動，冗余，Profibus PA, 以及本安遠程I/O模塊等

工藝簡介：

S-PVC（聚氯乙烯）7m3中試工程是上海某化工股份有限公司技術中心，國家級中央試驗室中試裝置，該裝置承擔不同牌號聚氯乙烯的配方試驗。其工藝流程主要分為：化學品配制、聚合回收、汽提與干燥、產品輸送和公用工程六大部分。其中化學品配制、聚合、回收構成了整個批量控制過程，S-PVC樹脂的全過程反應在7m3聚合釜內進行。

控制對象：

聚氯乙烯的每個批量的生產過程有22道工序，這些工序的自動控制是由PCS7系統中的順序控制（SFC）來完成，順序控制程序有35個單元，每個工序對應一個或數個控制程序單元，而每個單元的詳細控制步驟則根據不同的時序圖來描述。

控制要點：

聚合廠房為防爆2區，聚合工序實行批量順序控制，通過高精度動態溫度控制，從而實現對聚氯乙烯主要質量指標－－聚合度的控制。批量控制中設置安全檢查和緊急事故處理，干燥工場采用現場總線設備

聚合釜內的升溫，聚合，后階段的汽提回收是該批量過程中較復雜的過程控制，該過程中有較多的控制方式，PD、PID以及分層、比率等控制在諸多復雜回路控制中均占有較多的成份，利用CFC強大的功能塊特性和SFC靈活的順控滿足了工藝控制過程中許多控制要求。


系統配置：

系統配置了兩臺操作站，其主要功能包括：

過程數據顯示和操作
系統和過程報警
實時和歷史趨勢顯示和記錄
批量設定、操作和記錄
過程設備管理
組態和調試

由于預裝了系統軟件，維護工程師可隨時登錄將操作站切換到工程師站狀態，并可進行在線修改。

作為一個典型的批量生產過程，在一批產品的生產過程當中，若由于控制系統故障導致生產中斷將造成極大的損失。我們選用了帶有AS417H全冗余控制器，從而保證了20年的平均無故障時間。另外其集成的4MRAM，加上另又擴展的4MRAM，豐富的內存資源滿足了批量控制對系統資源的較大卻非穩定性的要求。同時系統所配置的S7-400組件和采用有源底板總線的ET200M都具有在線插拔功能。

系統采用4級網絡系統：

以太網――批量控制服務器和操作站的數據傳輸
工業以太網――系統總線，操作站和控制器間的數據傳輸
PROFIBUS-DP――系統I/O總線，控制器與I/O站間的數據傳輸
PROFIBUS-PA――系統與PA智能儀表的數據傳輸

對危險區的信號隔離采用了STAHL的IS-1系列本質安全模塊，本身自帶冗余Profibus-DP接口，直接接入PCS7冗余I/O總線系統，又配有符合PCS7標準的驅動模塊，即保證了整個方案的安全可靠，而系統又相對一致和更經濟。
我們的方案中還包括29臺PA智能儀表，在向操作站傳輸過程控制信號的同時又傳送了大量的狀態信息。利用PDM設備管理軟件和所有通訊部件所集成的導向功能，所有儀表的參數設置和調試都可在中控室完成。從而在裝置安裝、調試以及后來的維護中，提供了極大的方便，大量降低了材料和人力成本。