SIEMENS PCS7在乙苯／苯乙烯裝置中的應用

孫寶磊

（揚子石化—巴斯夫有限責任公司電氣儀表部，江蘇 南京210048）

0 引言

揚子石化—巴斯夫有限責任公司乙苯／苯乙烯生產裝置采用LUMMUS／Unocal／UOP乙苯制造工藝和LUMMUS／Monsanto苯乙烯生產工藝，整個裝置包括乙苯單元、苯乙烯單元和配套的公用工程單元。由于乙苯／苯乙烯的生產工藝具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害的特性，大量的工藝數據需要監控，因此DCS在整個工藝中就必不可少，先進的DCS可以有效減少工藝人員工作負擔，提高裝置自控水平。乙苯／苯乙烯裝置的自動控制系統采用德國SIEMENS PCS7過程控制系統，系統版本為V7.1SP2。整個裝置除了SIS部分采用了TRICON系統，其余部分都由DCS來實現控制。

1 乙苯／苯乙烯裝置PCS7系統結構

乙苯／苯乙烯裝置的DCS系統結構可以分為3層：第1層是控制器層，通過現場總線層實現對現場儀表的監測和輸出控制；第2層是系統網絡層，所有現場控制器、服務器、工程師站、操作員單站通過系統網絡聯到一起；第3層是終端網絡層，所有服務器、客戶機操作員站通過終端網絡層聯到一起，客戶機操作員站通過服務器獲得控制器層的數據并將操作員指令傳達到控制器。

項目總體上分為EB、SM和RF3部分，包括1個中央控制室CCR、1個工程師站房間ES room和2個就地機柜間FRR（EB／SM機柜室和RF機柜室）。其中CCR為主要運行操作區域，包含DCS操作員站9臺以及打印機2臺。長期歸檔服務器CAS01、OPC通訊服務器OPC01、事件記錄服務器EVT01和時鐘同步設備GPS01、工程師站ES01、資產管理服務器AMS01和打印機站都位于ES room。系統采用SIEMENS交換機X204－2構成環型網絡、系統總線與終端總線。

2 乙苯／苯乙烯裝置PCS7項目結構

2.1 多項目結構

多項目結構是PCS7項目的基本結構，即1個多項目下包含若干個子（單）項目，PCS7系統為用戶和組態工程師提供了友好的工廠視圖（Plant Hierarchy）界面來實現這一功能。乙苯／苯乙烯裝置PCS7項目分為2個獨立的單元（EB／SM和RF）。對于這2個獨立的單元，DCS組態根據相應工藝單元的層次來劃分項目結構，使工藝操作人員易于明白。

2.2 權限管理

由于化工行業的特殊性，DCS的權限管理非常重要。在乙苯／苯乙烯裝置的項目中，設置了3個不同級別的操作用戶組，即操作員、工藝工程師和儀表工程師。操作員只可以做基本的參數設定等簡單的操作。工藝工程師除了具有操作員的權限外，還可以更改PID參數和高低報警值。儀表工程師有系統管理的所有權限。

2.3 報警功能和歸檔設置

報警功能分為操作記錄信息和過程報警消息。操作員站會生成包括所有的操作員命令的操作記錄信息，每次當操作員給出命令或通過面板改變參數的時候，操作信息會被記錄。WINCC從現場控制器中獲取報警或消息，根據消息／報警的分類以及預先設定的每類消息／報警的優先級按順序將它們輸入消息記錄中。

歸檔設置主要是對所有模擬量和消息進行短期歸檔和長期歸檔。在乙苯／苯乙烯裝置的項目中，操作員站和服務器中都有1個基于SQL Server的高性能歸檔系統，用于短期保存過程值和消息／事件并存在現場單站和相應服務器中，短期檔案數據導出到中央歸檔服務器CAS變為中長期歸檔數據。

2.4 命名規則

有效簡潔的命名規則可以方便項目的推進和后期的維護。在乙苯／苯乙烯裝置的項目中，工廠層級按照工藝需求劃分，使用簡單的主要設備位號（由英文字母加數字構成），清晰明了，簡化了工藝操作難度。回路位號（CFC）衍生自儀表位號，與其具有一致的裝置標識符、后繼的順序號和后綴，通訊信號主要是來自TRICON系統的信號，根據其通訊描述，進行統一描述和定義，保證不重復和引起歧異，每個CFC都定義注釋，描述其功能，方便儀表維護人員維護。

3 項目功能庫的開發和應用

在一個PCS7項目中，所用的功能塊可能來自不同的庫文件。在本項目中，采用了1個Master Data Library，把項目中所用到的所有功能塊都分類放在其中，項目中把現場過程控制的設備都作為一個個對象，采用模塊化的編程方式，這樣可大大提高組態效率和正確率，且易于后期維護。本項目使用的模塊主要是BASF Toolkit LIB，包括底層控制功能塊，HMI上相對應的圖標、控制面板和組態助手等。

3.1 AI－1現場模擬量信號（4～20mA）測量

AI－1現場模擬量信號（4～20mA）測量功能轉換輸入信號方式有線性轉換、開方轉換和開方轉換帶小信號切除。當輸入信號故障系統報警時，測量功能保持當前值輸出。輸入信號值報警分為6種并觸發相應消息，6種信號值報警分別是低低低報警、低低報警、低報警、高報警、高高報警、高高高報警。

3.2 AO－1模擬量手動輸出

AO－1模擬量手動輸出（4～20mA）根據選擇的不同參數，輸出控制信號可按照FC（氣開）、FO（氣關）類型設置，輸出信號故障時，系統報警，輸出保持當前值。

3.3 CTRL－1控制

單回路PID的控制功能可以實現AI－1和AO－1所有功能。此外，PID手動時，設定值SP跟蹤過程值PV（過程輸入信號故障時，PID延時2s強制切手動，輸出保持當前值；輸出信號故障時，PID延時2s強制切手動，輸出保持當前值）。

3.4 CTRL－2比例調節

比例調節PID的控制功能可以實現AI－1和AO－1所有功能。此外，副回路PID比例調節投入時，主回路PID的PV值乘以一個可設比例系數K作為副回路PID的設定值SP，當副回路PID比例調節切除時，為了無擾切換，可設比例系數K＝副回路PID的設定值SP／主回路的PV值。

4 結語

SIEMENS PCS7過程控制系統與其他系統相比，有可靠性高、配置靈活、組態簡潔方便、易于維護、操作簡單、界面友好的特點，SIEMENS PCS7過程控制系統在乙苯／苯乙烯裝置的成功應用，為裝置長周期可靠安全運行提供了保證，為企業的優化結構奠定了基礎，給企業帶來了可觀的經濟效益和良好的社會效益，對于其他類似裝置也具有一定的參考價值。

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