西門子PCS7在節能項目（MVR）中的應用

鐘　升,馮　瑩（.嘉吉食品科技（平湖）有限公司,浙江　平湖　3400;　.嘉吉生化有限公司,吉林　松原　38000）

西門子PCS7在節能項目（MVR）中的應用

鐘升1,馮瑩2
（1.嘉吉食品科技（平湖）有限公司,浙江平湖314200;2.嘉吉生化有限公司,吉林松原138000）

摘要：本文介紹了在PCS7中使用MVR(機械蒸汽再壓縮)技術來實現節能目的的一些應用，控制系統以CPU416-3DP為主控制器，分布式I/O，ET200M與200S結合使用。整個網絡由CP443-1、CP443-5、SCALANCE組成一個雙環網，此項目作為一個子系統環入整個網絡。本文重點介紹其網絡架構，硬件配置以及與各種廠家產品通訊上遇到的問題、解決方法。項目實施后達到的節能效果及完成后的體會。

關鍵詞：PCS7；MVR；節能；通訊

1　項目簡介

本項目是應用于食品行業的節能項目，MVR是機械蒸汽再壓縮技術（mechanicalvaporrecompression），是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項節能技術。當下國內外多數的MVR蒸發裝置中使用單級離心式風機。這些離心式風機被當作高壓風機或者渦輪壓縮機使用。MVR風機的設計提資很重要，它將影響和決定系統最終的蒸發量。機械蒸汽再壓縮時，通過機械驅動的壓縮機將蒸發器產生的二次蒸汽壓縮至較高壓力，通過提高二次蒸汽的品質進入加熱器循環使用。在這世界能源都在變的緊張的時代，節能項目就顯得尤為重要，此次西門子的DCS與MVR技術的完美結合希望可以得到更大的推廣。

2　控制系統構成

（1）在WindowsXP2002SP3的環境下用西門子PCS77.1SP3 Wincc7.0作為編程軟件。基于過程自動化，從傳感器、執行器到控制器，再到上位機，自下而上形成完整的TIA（全集成自動化）架構。原系統由7個416-3DP的CPU，一對冗余的服務器，4臺操作員站，1臺工程師站組成一套完善的DCS系統。此節能項目是在原有的大系統中增加一個CPU，以CPU416-3DP為主控制器，1個CP443-1和3 個CP443-5組成，本套系統中用的比較多的就是電動機，最重要的為若干個風機，均利用PROFIBUS-DP將所有的電機、變頻有機的結合一起。

（2）本項目生產工藝復雜，動作連鎖也較多，自動化控制的精度較高，屬于較大的DCS系統，利用scalanceX204-2為介質做冗余的光纖環網，環網本身具有冗余的功能，若一點有問題，另一個節點會自動從反向保持通訊，做到了比較安全的網絡環境，為使用中出現意外情況作了一層保險。本套MVR系統將原有的環網打開一個缺口，用光纖將本套系統的網絡組成融入到整個系統。現場的電機變頻器以及高壓高功率的設備較多電機、變頻器、Rockwell全部通過DP通訊傳輸信息，DP型用于分散外設間的高速傳輸，適合于加工自動化領域的應用。它通訊速度快，站點數多，它為自動控制系統和設備級別分散I/O之間通信實用專門設計。使對數據鏈路層的存取變得簡單方便。缺點就是需要配置相應的通訊模塊，以及DP接頭的安裝，安裝時需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分，如果不能采用專門的插頭安裝時，也盡量不要將屏蔽層剝離的太長，這樣暴漏在電磁空間中，容易成為受干擾的原因。盡量避免干擾問題，下文會講到我遇到的干擾問題。本次通訊速率統一設為187.5kbps.低速低成本并保證穩定運行。

3　控制系統完成的功能

本套節能系統最重要的是大功率的電機、風機，每一臺電機、風機有自己的邏輯保護，啟停的條件，各種制約，而且每套中的潤滑油系統也進入自己的系統進行保護，潤滑油液位、流量、壓力開關、風機的外殼溫度、風機電機的軸承溫度、風機震動、轉數···HMI可實現設備、動態測量的數據、報警、事件記錄、歷史趨勢觀察等功能、使操作員能夠清晰地管理和優化生產過程。并且兩臺服務器互為熱備，在正常情況下完全一致，數據會自動同步保證歷史數據完整。

在本項目中值得一提的就是SIMATICPCS7采用符合IEC－1131－3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控制、順序控制及高級編程語言SCL。SCL是一種類PASCAL的高級語言，它采用IEC－1131的標準。利用SCL可以很方便地編制用戶功能塊。用SCL生成的功能塊可在CFC中被多次調用。用戶可以把過程的數學模型和優化控制策略用SCL編成功能塊，直接下載到控制器中運行。這樣，可以把過程的優化控制放在控制器中，全面實現對工藝過程的優化控制。如能熟練使用連續控制、順序控制及高級編程語言SCL就可大大簡化組態工作，縮短工程周期。但同時需要更多的去考慮SCL的語法和用生成的FC的長度，以及掃描周期的選擇，只有這樣許多工藝控制上的難點就會迎刃而解，而且更方便未來的維護，在改造和修改工藝要求的時候更加方便簡潔，也比較高大上。

4　項目運行

本套節能系統MVR在2013年年底開始調試，2014年年初投入使用，現已取得了顯著的成果。項目經試運行一段時間后與改造前的能耗進行對比，有直接節能效益，該技術可廣泛應用于食品、化工、醫藥及環保行業中。實現低碳經濟與工業可持續發展，能有效降低能源成本，為保護環境和促進地區經濟可持續發展做出貢獻。

5　應用體會

本次新加系統點數并不是很多，大部分的設備依靠通訊上傳或發送數據，使成本，維護更加簡便、合理。同時在做通訊的時候遇到過干擾的問題，為保證PROFIBUS-DP通訊的更穩定，在設備終端加上了有源終端電阻，由于MCC的安排，只能在變頻的電氣柜中扯進24V為電阻供電，但是每當最后一個變頻器啟動的時候，整個DP網就掉了，變頻器報網絡故障，剛開始是懷疑DP線與動力電纜之間產生干擾，或是接頭安裝問題，經過多次的修改仍未解決問題，最后將終端電阻撤掉，恢復正常，最后將終端電阻換位置，在其他柜中對電阻進行供電，問題得到解決。總的來說西門子PCS7具有過程控制系統的所有特性和功能,過程控制簡單而安全、方便信息網絡和現場總線及儀表的集成，設計模塊化，系統的擴展性強，現場總線技術也大量節省了電纜的費用，也相應節省了施工調試以及系統投運后的維護時間和費用。

作者簡介：鐘升（1980-），男,吉林松原人，本科，中級工程師，研究方向：電氣自動化。