SIEMENS PCS7在乙苯／苯乙烯装置中的应用

孙宝磊

（扬子石化—巴斯夫有限责任公司电气仪表部，江苏 南京210048）

0 引言

扬子石化—巴斯夫有限责任公司乙苯／苯乙烯生产装置采用LUMMUS／Unocal／UOP乙苯制造工艺和LUMMUS／Monsanto苯乙烯生产工艺，整个装置包括乙苯单元、苯乙烯单元和配套的公用工程单元。由于乙苯／苯乙烯的生产工艺具有高温、高压、易燃、易爆、有毒、有害的特性，大量的工艺数据需要监控，因此DCS在整个工艺中就必不可少，先进的DCS可以有效减少工艺人员工作负担，提高装置自控水平。乙苯／苯乙烯装置的自动控制系统采用德国SIEMENS PCS7过程控制系统，系统版本为V7.1SP2。整个装置除了SIS部分采用了TRICON系统，其余部分都由DCS来实现控制。

1 乙苯／苯乙烯装置PCS7系统结构

乙苯／苯乙烯装置的DCS系统结构可以分为3层：第1层是控制器层，通过现场总线层实现对现场仪表的监测和输出控制；第2层是系统网络层，所有现场控制器、服务器、工程师站、操作员单站通过系统网络联到一起；第3层是终端网络层，所有服务器、客户机操作员站通过终端网络层联到一起，客户机操作员站通过服务器获得控制器层的数据并将操作员指令传达到控制器。

项目总体上分为EB、SM和RF3部分，包括1个中央控制室CCR、1个工程师站房间ES room和2个就地机柜间FRR（EB／SM机柜室和RF机柜室）。其中CCR为主要运行操作区域，包含DCS操作员站9台以及打印机2台。长期归档服务器CAS01、OPC通讯服务器OPC01、事件记录服务器EVT01和时钟同步设备GPS01、工程师站ES01、资产管理服务器AMS01和打印机站都位于ES room。系统采用SIEMENS交换机X204－2构成环型网络、系统总线与终端总线。

2 乙苯／苯乙烯装置PCS7项目结构

2.1 多项目结构

多项目结构是PCS7项目的基本结构，即1个多项目下包含若干个子（单）项目，PCS7系统为用户和组态工程师提供了友好的工厂视图（Plant Hierarchy）界面来实现这一功能。乙苯／苯乙烯装置PCS7项目分为2个独立的单元（EB／SM和RF）。对于这2个独立的单元，DCS组态根据相应工艺单元的层次来划分项目结构，使工艺操作人员易于明白。

2.2 权限管理

由于化工行业的特殊性，DCS的权限管理非常重要。在乙苯／苯乙烯装置的项目中，设置了3个不同级别的操作用户组，即操作员、工艺工程师和仪表工程师。操作员只可以做基本的参数设定等简单的操作。工艺工程师除了具有操作员的权限外，还可以更改PID参数和高低报警值。仪表工程师有系统管理的所有权限。

2.3 报警功能和归档设置

报警功能分为操作记录信息和过程报警消息。操作员站会生成包括所有的操作员命令的操作记录信息，每次当操作员给出命令或通过面板改变参数的时候，操作信息会被记录。WINCC从现场控制器中获取报警或消息，根据消息／报警的分类以及预先设定的每类消息／报警的优先级按顺序将它们输入消息记录中。

归档设置主要是对所有模拟量和消息进行短期归档和长期归档。在乙苯／苯乙烯装置的项目中，操作员站和服务器中都有1个基于SQL Server的高性能归档系统，用于短期保存过程值和消息／事件并存在现场单站和相应服务器中，短期档案数据导出到中央归档服务器CAS变为中长期归档数据。

2.4 命名规则

有效简洁的命名规则可以方便项目的推进和后期的维护。在乙苯／苯乙烯装置的项目中，工厂层级按照工艺需求划分，使用简单的主要设备位号（由英文字母加数字构成），清晰明了，简化了工艺操作难度。回路位号（CFC）衍生自仪表位号，与其具有一致的装置标识符、后继的顺序号和后缀，通讯信号主要是来自TRICON系统的信号，根据其通讯描述，进行统一描述和定义，保证不重复和引起歧异，每个CFC都定义注释，描述其功能，方便仪表维护人员维护。

3 项目功能库的开发和应用

在一个PCS7项目中，所用的功能块可能来自不同的库文件。在本项目中，采用了1个Master Data Library，把项目中所用到的所有功能块都分类放在其中，项目中把现场过程控制的设备都作为一个个对象，采用模块化的编程方式，这样可大大提高组态效率和正确率，且易于后期维护。本项目使用的模块主要是BASF Toolkit LIB，包括底层控制功能块，HMI上相对应的图标、控制面板和组态助手等。

3.1 AI－1现场模拟量信号（4～20mA）测量

AI－1现场模拟量信号（4～20mA）测量功能转换输入信号方式有线性转换、开方转换和开方转换带小信号切除。当输入信号故障系统报警时，测量功能保持当前值输出。输入信号值报警分为6种并触发相应消息，6种信号值报警分别是低低低报警、低低报警、低报警、高报警、高高报警、高高高报警。

3.2 AO－1模拟量手动输出

AO－1模拟量手动输出（4～20mA）根据选择的不同参数，输出控制信号可按照FC（气开）、FO（气关）类型设置，输出信号故障时，系统报警，输出保持当前值。

3.3 CTRL－1控制

单回路PID的控制功能可以实现AI－1和AO－1所有功能。此外，PID手动时，设定值SP跟踪过程值PV（过程输入信号故障时，PID延时2s强制切手动，输出保持当前值；输出信号故障时，PID延时2s强制切手动，输出保持当前值）。

3.4 CTRL－2比例调节

比例调节PID的控制功能可以实现AI－1和AO－1所有功能。此外，副回路PID比例调节投入时，主回路PID的PV值乘以一个可设比例系数K作为副回路PID的设定值SP，当副回路PID比例调节切除时，为了无扰切换，可设比例系数K＝副回路PID的设定值SP／主回路的PV值。

4 结语

SIEMENS PCS7过程控制系统与其他系统相比，有可靠性高、配置灵活、组态简洁方便、易于维护、操作简单、界面友好的特点，SIEMENS PCS7过程控制系统在乙苯／苯乙烯装置的成功应用，为装置长周期可靠安全运行提供了保证，为企业的优化结构奠定了基础，给企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益，对于其他类似装置也具有一定的参考价值。

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