西门子PCS7在干熄焦生产中的应用（职称论文原稿可修改）

西门子PCS7在干熄焦生产中的应用XXXX摘要：介绍西门子过程控制PCS7系统在某钢铁公司干熄焦系统中的应用，并对其工艺原理、系统整体结构和网络通讯、自动控制原理及HMI的实现进行简要阐述。本系统成熟稳定，较好的解决了干熄焦生产过程中数据的采集及管理、复杂的顺序控制及安全联锁、与其它设备之间稳定可靠的通信等控制难点，实现了现场设备的精确、集中监控。关键词：干熄焦；PCS7；网络；冗余；HMI1引言某钢铁公司采用西门子先进的PCS7系统作为其干熄焦过程控制系统（以下简称干熄焦系统）。其PCS7系统具有可靠性高、稳定性好、通讯速率快特优势，其集成现场控制、数据采集、设备管理系统等功能为一体。应用该PCS7系统较好地实现了焦炉干熄焦生产的正常运行。2工艺概述干熄焦系统主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车及焦罐台车、焦罐、除尘器、干熄焦锅炉系统、循环风机等部分组成。干熄焦生产，即指在密闭干熄炉内，采用低温惰性气体对焦炉生产的红热焦炭进行降温冷却的一种循环环保熄焦方法。在干熄焦过程中，从焦炉炭化室出来的红焦由热焦罐从干熄焦炉顶部装入，惰性气体由循环风机加压后在干熄炉内自下而上流动，惰性气体和红焦炭在冷却段红焦层内进行热量交换；冷却后的焦炭从干熄焦炉底部排出，经由胶带机送往筛运焦系统；惰性气体吸收红焦的显热，从干熄焦锅炉环形烟道经过一次除尘处理后，送入干熄焦锅炉系统进行热能回收处理，供应锅炉产生蒸汽，送往电站的汽轮机用于发电；经换热后的惰性气体通过二次除尘的进一步净化，由循环风机重新鼓入干熄焦炉，实现惰性气体在封闭系统的循环就用。干熄焦对熄焦产生的热量进行有效回收，整个生产环境在密闭，焦炭粉尘得到有效处理，极少对外产生粉尘排放，有效避免了对环境污染，并且实现了能源再利用。3系统构成3.1硬件构成干熄焦系统主要采用西门子S7-417系列DCS构建整个自动化系统。整个DCS控制系统采用双CPU、双交换机、双电源冗余系统主站。主站利用Profibus-DP总线与其他远程站通过冗余IM153-2总线模块和变频器互连。双CPU的优势在于，在干熄焦生产过程中，一旦主CPU出现故障，备用CPU将自动进行无扰切换，接替原CPU执行控制任务，不会对生产造成任何影响。人机接口采用一个工程师站和三个操作员站组成，DCS与上位工控机之间采用标准TCP/IP协议进行数据通信任务，通信介质采用双绞线和光纤。3.2软件构成干熄焦系统的操作系统采用英文版WindowsXPSP3,编程软件采用西门子PCS7V7.0版，PCS7是西门子的DCS系统，基于过程自动化，从执行器、传感器到中央处控制器，再到上位机，自上而下形成完整的全集成自动化架构。PCS7软件集成了WINCC上位软件实现对整个控制系统的监视和控制，干熄焦现场的仪表及电气信号均进入DCS系统，操作人员在中央控制室内的操作员站上可以对整个工艺系统进行监控。3.3网络结构干熄焦系统通过以太网通信处理模块CP443将S7-400H站连接到工业以太网中。整套干熄焦控制系统工厂总线配备了SCALANCEX-200系列西门子工业级交换机以连接各个控制站、工程师站及服务器,其中SCALANCE交换机具有冗余环网管理功能，交换机在环网中都可以实现全双工通讯并具有网络自适应功能，使整个工业以太网通讯速率达到100M/S。干熄焦系统的网络采用星形网络设计，星形网络使得工厂总线的网络结构的更易扩展，网络结构相对简单。干熄焦控制系统通过工业以太网和协调PLC系统建立网络连接，并进行数据交互，保证干熄焦系统在安全的情况下稳定进行。干熄焦系统终端总线配备了工业级以太网交换机,用以连接工程师站、操作员站，交换机具有全双工及网络自适应及网络扩展能力。操作员站互为冗余，任一操作员站出现故障备用的操作员站可实现全部系统监控、操作功能。3.4通讯机车系统:热焦罐车PLC系统与干熄焦系统以太网建立通信链接，并互相交换数据。例如，当热焦罐车PLC系统接收到干熄焦系统的“允许进入干熄焦塔”信号后，热焦罐车的PLC控制车辆启动走行装置，将空焦罐台车对准停车位置后抱闸打开。当干熄焦系统接收到焦罐车的PLC发出“允许空焦罐落下”的指令；停在待机位的空焦罐自动落在空焦罐台车上，APS自动打开；再次走行焦罐车，将装有焦炭的焦罐台车对准停车位抱闸打开，焦罐车发出满焦罐提升的指令，确认APS自动夹紧，提升机自动将焦罐提起；当焦罐上升到待机位时，APS自动打开，此时焦罐车可以走行。其它系统:除尘系统和筛运焦系统建立网络连接，并进行数据交互，保证干熄焦控制系统的放焦过程、除尘过程均在安全的情况下稳定进行。4系统程序和上位监控4.1系统程序干熄焦系统采用模块化编程，根据工艺流程，编程人员在编程过程中根据现场设备不同的运行方式编写相应的功能和功能块，然后在工厂视图中，调用各个功能和功能块，从而满足不同控制要求。PCS7系统的CFC（连续功能图编程）编程语言是面向对象的编程语言。CFC是西门子一种图形化程序编辑器，编程人员可通过拖拽点点击鼠标等简单操作就能完成一系列的编程工作，CFC主要用于一些比较复杂控制逻辑。PCS7系统的一体化编程主要体现在下位程序编写和设置与上位机组态的一致性方面，如在编写各个单体设备控制程序时，可使用系统所提供的标准电机控制或阀控制程序块，如电动控制MOT系列、阀控制VALVE系列和回路控制PID系列程序块，这些系统自带的程序块可基本满足对设备控制的要求，如泵和阀的手动/自动的各种模式切换、单体电机的启动和联锁运行、单回路调节参数自整定等。编程人员在完成下位程序编写后，通过PCS7系统的Faceplate功能，进行服务器站或工程师站的编译时，各种标准功能块可在对应的工厂层级的上位画面中自动生成相应的块图标，且可以根据程序中已设定的逻辑关系自动关联，大大提高了编程人员的工作效率。4.2上位监控干熄焦系统采用西门子WinCC作为上位监控软件，通过该操作画面操作人员可以很直观地监控干熄焦控制系统各设备和信号的状态，该系统还配有完善的报警程序，可在报警信息栏中实时提示现场设备状态以及显示故障信息，为维护本套设备提供了可靠依据，并有效的缩短故障判断、处理及恢复的时间。西门子WinCC支持在线趋势记录的组态，也支持历史趋势的查询与筛选，操作人员或者工程师可任意选择想查看的工艺趋势曲线，任意选择时间范围，并可将该曲线打印出来，方便操作人员的操作和热工人员的维护。5结束语实践证明，西门子PCS7系统在干熄焦系统中的运行稳定、可靠。整套控制系统的程序可在线修改、下载，其硬件支持的热插拔，减少了系统的非故障停机时间，保证了整套设备运行的稳定性及生产的延续性。参考文献[1]张长缨.西门子PCS7系统在