profibus在乙烯生產監控系統中的應用研究

丁普秀 纏阿芳 馬琳

摘 要： 隨著科技的進步和生產工藝的發展，為了保證乙烯安全高效的生產，需要對乙烯穩定地生產進行監控，因此監控乙烯生產過程的系統非常有必要。本文介紹了乙烯生產過程，進一步介紹profibus系統構成，詳細介紹了profibus現場總線構成的乙烯生產監控系統，解決了傳統乙烯生產監控系統存在的問題，降低了費用，提高了乙烯生產的穩定性。

關鍵詞： profibus；乙烯生產；監控系統

1 前言

近年來，乙烯行業迅速發展。乙烯的生產過程復雜，大量的需求，導致工作人員需要大量的時間來處理。傳統的生產監控系統不能滿足當下的需求，因此需要設計一套安全，穩定的系統來實時監控乙烯的生產。

計算機技術的不斷發展，使得在工業控制領域也取得突破性進展。建立profibus在乙烯生產監控系統是解決上述問題的關鍵。同時，profibus是數字化，雙向傳輸，高效運行的網絡標準，它包含多個網絡協議，它常常應用于工業生產的網絡中。

2 乙烯生產監控系統概述

2.1 乙烯生產介紹

乙烯生產過程主要包括三個步驟，裂解、壓縮和分離。

2.1.1 裂解

在裂解爐中，將原料如乙烷，液化石油氣，石腦油，常壓瓦斯油和加氫裂化器殘渣轉化為乙烯和有價值的副產物。在裂解爐中，裂解氣體在淬火后產生并通過裂解氣體管線輸送到分離系列，裂解氣體可從裂解氣體管線分離成單獨的產物。現代裂解爐的乙烯容量超過250000MTA，每爐的燃燒負荷超過100MW。

2.1.2 壓縮

裂解器的分離系列從熱部分開始，其中裂化氣體被淬火并冷卻，并且重餾分被冷凝并分離。此后，將工藝蒸汽冷凝并除去，并在裂解氣體進入壓縮部分之前將其干燥。壓縮通常在四到五個階段中進行，直到約36pa的壓力，通常裂解氣壓縮機將其冷卻分離。

2.1.3 分離

將壓縮的裂化氣體分離成C2減去餾分，將其送至冷段進行進一步分離，以及C3餾分。C2-和C3+餾分按順序分離成指定的產物。由此，不需要的雜質如乙炔和甲基乙炔/丙二烯被氫化成乙烯和丙烯。裂解汽油也需要氫化以符合市場規格。

2.2 乙烯生產監控系統模塊

結合2.1乙烯生產工藝，本文根據，給出乙烯生產監控系統，具體包括生產工藝接口和實時數據庫。在乙烯的生產裝置中，包括模糊邏輯控制、均勻控制、選擇控制等多個控制模塊，監控系統主要功能，整個系統有上千個I/O接口，其中重點監測的點有上百個，因此控制系統要求實時監測各個設備之間的運行情況，以及各個設備之間的運行參數并根據實際需要對參數進行具體設定。

3 profibus在乙烯生產監控系統方案

3.1 profibus簡介

主站和從站共同組成了profibus系統。它是一種使用銅線材，光纖或無線等各種媒介的工業通訊系統，可透過位元串列傳輸方式把散布于應用現場的各類裝置連結到中央控制或管理系統。經過總線線纜和總線插頭連接。總線區段最多有32個現場設備組成。當連接更多設備時，可以通過中繼器進行連接。這時若干從站可被一個主站控制，從站數量取決于主站內存架構，通常來說，profibus系統最大配置可達126站點。

profibus既可水平提供應用現場層級的通訊功能，又能同時垂直供應跨越數個階層的通訊能力，因此在過去十年已成為領先全球市場的現場匯流排技術。profibus還能連接較低階的AS介面和更高階的以太網。從收發器匯流排接腳的絕對最大額定值，暫態電壓過載保護和靜電保護額定值看出，profibus系統具有非常強的穩定性，專為工業設計所需要，

3.2 基于profibus的乙烯生產監控系統

根據profibus的特點和適用范圍，結合乙烯的生產工藝和技術要求，采用profibus生產監控系統，圖1為profibus生產監控系統。

系統以profibus為主體架構的監控系統，它具體包含三部分，第一部分是主站管理，第二部分是profibus-DP主體網絡架構，第三部分是具體傳感器設備。

3.2.1 主站管理

主站管理是DCS系統，它能夠提供通用的接口，穩定的數據庫以及更易擴展的冗余配置，主站管理與上層終端設備構成主控系統。設備工程師可以從每個終端上面進行操作，進行每個模塊每個單元的測試和維護，同時也可以對乙烯生產模塊進行監控和數據采集等工作。

3.2.2 主體網絡架構

該部分是與底層網絡通訊的橋梁部分，每一個從站通過網絡與profibus進行連接。總線的主要功能就是可以可以獲取每一個從站的傳感器信息。profibus主要是通過4芯光纖進行連接。

3.2.3 傳感器設備

傳感器的功能主要包括兩部分。第一部分是傳感器可以與上層網絡進行通訊，它們的通訊方式是用獨立的網關，第二部分是通過網絡協議把每一個傳感器將不同類型的數據發送至從站。

3.3 具體選型配置

由于乙烯生產裝置龐大，為了保證乙烯的安全穩定的生產，同時也為了后續擴建，設計采用DCS工廠集成系統的設備，它的功能模塊擴展性強，安全穩定。由于乙烯生產環境數據采集和狀態變化復雜，需要多個程序控制，因此使用PCS7設備作為系統的主站，該設備具備PLC和DCS系統所有的優點，它的通訊模塊穩定安全，能夠實時與主站進行通訊交互，及時將數據傳送到主站，并且擴展性極強。

整個監控系統的主要功能是，實現對加熱，冷凝過程的自動控制；實現實時顯示乙烯生產的主要工藝參數；實現動態監控各個設備的運行情況；實現對傳感器數據的收集和監控；實現對各種生產管理數據的存儲和查看。總之profibus監控系統需要具備非常好的網絡冗余性，良好的穩定耐性，三防處理以及數據傳輸的實時性。各個乙烯生產設備之間和乙烯控制分站之間的通訊安全可靠，每個機組的控制站采用雙星型網絡，完成被機組的控制主機、從站、智能I/O之間的通訊。

4 結束語

乙烯生產環境相對復雜，生產過程需要實時監控，基于profibus的生產監控系統比傳統方法更安全，更準確，減少了數據轉換過程中的誤差，同時也減少了網絡布線，提高了監控系統的實時性和穩定性。另外profibus系統是建立在模塊化和結構化的基礎上的，設計簡單也更利于重構，方便后期擴展。

參考文獻

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