PCS7系統(tǒng)在聚苯乙烯裝置的應(yīng)用
揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯系列有限公司是于1997投產(chǎn)的年產(chǎn)10.2萬(wàn)噸聚苯乙烯等產(chǎn)品的中德合資企業(yè)。聚苯乙烯裝置共有A、B兩套用于加熱反應(yīng)器夾套管線的熱媒單元HU4911，反應(yīng)器溫度決定產(chǎn)品的質(zhì)量和負(fù)荷，所以熱媒單元在聚苯乙烯裝置中具有非常重要的地位。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯系列有限公司是于1997投產(chǎn)的年產(chǎn)10.2萬(wàn)噸聚苯乙烯等產(chǎn)品的中德合資企業(yè)。聚苯乙烯裝置共有A、B兩套用于加熱反應(yīng)器夾套管線的熱媒單元HU4911，反應(yīng)器溫度決定產(chǎn)品的質(zhì)量和負(fù)荷，所以熱媒單元在聚苯乙烯裝置中具有非常重要的地位。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)?，F(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
揚(yáng)子巴斯夫苯乙烯系列有限公司是于1997投產(chǎn)的年產(chǎn)10.2萬(wàn)噸聚苯乙烯等產(chǎn)品的中德合資企業(yè)。聚苯乙烯裝置共有A、B兩套用于加熱反應(yīng)器夾套管線的熱媒單元HU4911，反應(yīng)器溫度決定產(chǎn)品的質(zhì)量和負(fù)荷，所以熱媒單元在聚苯乙烯裝置中具有非常重要的地位。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)。現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)?，F(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)?，F(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
一 原控制系統(tǒng)的狀況及改造設(shè)想
1. 控制系統(tǒng)狀況
原控制系統(tǒng)是由盤裝調(diào)節(jié)器、繼電器和S5-115 PLC組成的一套常規(guī)控制系統(tǒng)，在幾年運(yùn)行過(guò)程中，該系統(tǒng)存在許多問(wèn)題：(1)部分繼電器使用年限已到，多次出現(xiàn)誤動(dòng)作；(2)S5-115 PLC經(jīng)常出現(xiàn)失靈，需人工手動(dòng)干預(yù)，存在安全隱患；(3)原點(diǎn)火順控器為機(jī)械式，程序步和步時(shí)間無(wú)法重新設(shè)置；(4)點(diǎn)火程序執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有操作顯示畫面，點(diǎn)火中出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法很快查找出原因，也就無(wú)法根據(jù)實(shí)際燃料變化調(diào)整點(diǎn)火順序控制的步時(shí)間。每次點(diǎn)火花費(fèi)時(shí)間很多，不僅浪費(fèi)燃料，且易出事故。
2. 改造設(shè)想
因原控制系統(tǒng)不適應(yīng)穩(wěn)定生產(chǎn)要求，公司決定除保留部分與電氣相連接的繼電器外，將調(diào)節(jié)控制、點(diǎn)火程序、安全聯(lián)鎖全部改造為DCS系統(tǒng)。根據(jù)原控制模式，為減少改造難度，控制處理機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)I/O組件仍采取分開(kāi)安裝方式，以便于維護(hù)和管理，同時(shí)提高了安全可靠性。操作顯示除保留原現(xiàn)場(chǎng)儀表盤外，增加操作站控制顯示，實(shí)現(xiàn)集中控制管理。
二 系統(tǒng)配置方案和特點(diǎn)
1. 硬件構(gòu)成
鑒于HU4911熱媒單元在裝置中所處的重要位置，我們充分考慮了系統(tǒng)安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構(gòu)成的PCS7冗余控制方案，CPU采用CPU414H，I/O處理單元采用ET200M。為保證通信可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用光纖通信，保證了系統(tǒng)安全等級(jí)需求。熱媒單元控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。系統(tǒng)主要特點(diǎn)：(1)用標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)，技術(shù)成熟、可靠。軟件環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，產(chǎn)品具有延續(xù)性，備件供應(yīng)簡(jiǎn)便，CPU分級(jí)系列，I/O擴(kuò)展系列以及對(duì)帶有與Profibus相連接口功能的廣泛選擇，可實(shí)現(xiàn)多種控制與集成配置方案。(2)基于標(biāo)準(zhǔn)S7-400模板的S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC，可有效減少生產(chǎn)的停機(jī)危險(xiǎn)，更適用于那些需盡量避免故障停機(jī)時(shí)間的場(chǎng)合。容錯(cuò)性通過(guò)兩個(gè)并行中央控制器實(shí)現(xiàn)，其CPU通過(guò)光纖連接，并通過(guò)冗余Profibus-DP總線對(duì)冗余I/O進(jìn)行控制。錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)碰撞傳輸控制，熱備單元將在中斷處繼續(xù)執(zhí)行而不丟失任何信息。(3)PLC采用雙控制器、雙電源模塊、雙通信模塊，系統(tǒng)有無(wú)擾動(dòng)切換功能，容錯(cuò)型和安全型可滿足供電中斷和故障保護(hù)等特殊要求，提高系統(tǒng)可靠性。(4)S7-400 PLC可在70℃以下的溫度環(huán)境中運(yùn)行，具有極高適用性；(5)Profibus-DP總線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)儀表與其他智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換能力。(6)PCS7軟件包括硬件驅(qū)動(dòng)程序及Step7和WinCC，可集成化為一體，如在Step7中定義的變量和消息在WinCC和其他軟件中均可使用，又因其基于bbbbbbs平臺(tái)，易修改、方便維護(hù)。高效的組態(tài)軟件與Step7和圖形工程工具的高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合，所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CPU中。(7)ET200M故障安全型I/O模板通過(guò)Profibus總線與S7-400H控制處理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)CPU冗余和通信冗余。
2. 工程軟件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)軟件主要由熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件、點(diǎn)火順控程序軟件和顯示操作軟件3部分組成。
(1)熱媒單元的安全聯(lián)鎖功能軟件：聯(lián)鎖系統(tǒng)原理見(jiàn)圖2。每套熱媒單元須在滿足圖2工藝條件下，才能進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。當(dāng)條件滿足后，按下解鎖UNLOCK按鈕，Safety Chain恢復(fù)正常。按下Ignition Reset按鈕，點(diǎn)火順控程序解鎖并返回初始步。這時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)表盤上按下點(diǎn)火按鈕(burner on ready to run)，Monitor Chain恢復(fù)正常，進(jìn)入點(diǎn)火順控程序。
(2)熱媒單元點(diǎn)火順控程序軟件：點(diǎn)火順控程序軟件共分成11步，如圖3。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)。現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
三 顯示操作畫面和報(bào)警功能
(1)HU4911熱媒單元分成A、B兩套，各對(duì)應(yīng)有burner detail和burner ignition兩幅顯示畫面，以及兩套共用interlock checklist顯示畫面。
(2)A/B burner detail是A、B套熱媒單元流程詳細(xì)顯示。所有現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)和模擬量的測(cè)量點(diǎn)在畫面上均有指示。點(diǎn)擊模擬量測(cè)量值區(qū)域可打開(kāi)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)顯示窗口。點(diǎn)擊工程單位區(qū)域可打開(kāi)相關(guān)調(diào)節(jié)器顯示窗口。每套熱媒單元中有3個(gè)調(diào)節(jié)回路，從A/B PID bbbbbeter按鈕可進(jìn)入調(diào)節(jié)器參數(shù)整定和模擬量報(bào)警值設(shè)定的畫面。
(3)A/B burner ignition是A、B套熱媒單元點(diǎn)火順控程序顯示。左半?yún)^(qū)是滿足點(diǎn)火主要條件及點(diǎn)火過(guò)程中主要狀態(tài)指示。右半?yún)^(qū)是點(diǎn)火順控指示器。在原基礎(chǔ)上加入點(diǎn)火順控步指示和點(diǎn)火故障發(fā)生時(shí)的步鎖定。還有調(diào)節(jié)器local/remote控制設(shè)定指示，以及相關(guān)調(diào)用窗口，并安排有停齊聚物和緊急停爐按鈕。步時(shí)間設(shè)定可從SET STEP TIME按鈕進(jìn)入。
(4)interlock checklist顯示畫面是A、B兩套熱媒單元點(diǎn)火和聯(lián)鎖條件的檢查畫面。每個(gè)檢查點(diǎn)直接反映現(xiàn)場(chǎng)儀表的實(shí)際測(cè)量。如測(cè)得條件滿足呈綠色顯示，不滿足呈黃色顯示。工藝主管人員可從Bypass按鈕進(jìn)入interlock bypass操作畫面，對(duì)這些工藝條件進(jìn)行旁路。
(5)改造后的A、B兩套熱媒單元有現(xiàn)場(chǎng)表盤和控制室操作站兩套報(bào)警系統(tǒng)。
(a)一旦報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)儀表盤和控制室兩邊喇叭同時(shí)報(bào)警，且現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍；控制室操作站上的指示也呈紅色閃爍，需現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩邊分別進(jìn)行消音確認(rèn)?，F(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)喇叭消音，但現(xiàn)場(chǎng)表盤上的紅色LED燈仍保持快速閃爍，表示此報(bào)警未進(jìn)行解鎖檢查。在操作站上確認(rèn)后，操作站的喇叭消音，顯示從紅色閃爍變成紅色常亮，只要不按解鎖鈕，將一直保持。
(b)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)出現(xiàn)即被鎖定。即使現(xiàn)場(chǎng)工藝條件恢復(fù)正常，報(bào)警指示仍然存在。只有在按下解鎖UNLOCK按鈕同時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行檢查。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝條件已恢復(fù)正常，則報(bào)警指示消失；如仍不正常，則現(xiàn)場(chǎng)表盤上對(duì)應(yīng)紅色LED燈快速閃爍變成慢速閃爍，表示此報(bào)警已進(jìn)行過(guò)解鎖檢查；操作站上的指示仍維持紅色常亮。
四 系統(tǒng)改造特點(diǎn)
(1)利用較少投入，解決過(guò)去熱媒單元控制中所存在的所有問(wèn)題。
(2)因系統(tǒng)配置采用CPU冗余、通信冗余，控制系統(tǒng)安全可靠性得到提高。
(3)在工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，除完成原控制系統(tǒng)的所有功能，還在許多方面加以改進(jìn)：(a)在熱媒單元安全聯(lián)鎖功能軟件中，增加信號(hào)聯(lián)鎖旁路功能，為檢修故障儀表和確保熱媒單元運(yùn)行穩(wěn)定提供了手段。(b)熱媒單元的點(diǎn)火順控程序中，增加了步顯示和步鎖定功能，既保證系統(tǒng)、工藝和設(shè)備故障情況下，過(guò)程處于安全穩(wěn)定停運(yùn)狀態(tài)，又能方便查找原因，為快捷點(diǎn)爐和事故分析提供了強(qiáng)有力條件。
(4)工程軟件設(shè)計(jì)還考慮了PLC系統(tǒng)故障及電網(wǎng)晃電后的突發(fā)情況，以軟件手段保證PLC故障后或電網(wǎng)晃電后再啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生軟件復(fù)位引起的安全事故。
(5)顯示操作軟件設(shè)計(jì)更具人性化，充分滿足操作人員需求，既防止誤操作，又使操作指令得到簡(jiǎn)化。
(6)經(jīng)改造把I/O過(guò)程單元與操作單元及控制單元分開(kāi)，節(jié)省信號(hào)電纜費(fèi)用，方便系統(tǒng)維護(hù)。I/O處理單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，緊靠熱媒單元，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障，能方便通過(guò)就地ET200M I/O處理單元卡件上指示燈找出原因。
本文標(biāo)簽：PCS7系統(tǒng)在聚苯乙烯裝置的應(yīng)用
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