西门子PCS7在节能项目（MVR）中的应用

钟　升,冯　莹（.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）

西门子PCS7在节能项目（MVR）中的应用

钟升1,冯莹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：本文介绍了在PCS7中使用MVR(机械蒸汽再压缩)技术来实现节能目的的一些应用，控制系统以CPU416-3DP为主控制器，分布式I/O，ET200M与200S结合使用。整个网络由CP443-1、CP443-5、SCALANCE组成一个双环网，此项目作为一个子系统环入整个网络。本文重点介绍其网络架构，硬件配置以及与各种厂家产品通讯上遇到的问题、解决方法。项目实施后达到的节能效果及完成后的体会。

关键词：PCS7；MVR；节能；通讯

1　项目简介

本项目是应用于食品行业的节能项目，MVR是机械蒸汽再压缩技术（mechanicalvaporrecompression），是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。当下国内外多数的MVR蒸发装置中使用单级离心式风机。这些离心式风机被当作高压风机或者涡轮压缩机使用。MVR风机的设计提资很重要，它将影响和决定系统最终的蒸发量。机械蒸汽再压缩时，通过机械驱动的压缩机将蒸发器产生的二次蒸汽压缩至较高压力，通过提高二次蒸汽的品质进入加热器循环使用。在这世界能源都在变的紧张的时代，节能项目就显得尤为重要，此次西门子的DCS与MVR技术的完美结合希望可以得到更大的推广。

2　控制系统构成

（1）在WindowsXP2002SP3的环境下用西门子PCS77.1SP3 Wincc7.0作为编程软件。基于过程自动化，从传感器、执行器到控制器，再到上位机，自下而上形成完整的TIA（全集成自动化）架构。原系统由7个416-3DP的CPU，一对冗余的服务器，4台操作员站，1台工程师站组成一套完善的DCS系统。此节能项目是在原有的大系统中增加一个CPU，以CPU416-3DP为主控制器，1个CP443-1和3 个CP443-5组成，本套系统中用的比较多的就是电动机，最重要的为若干个风机，均利用PROFIBUS-DP将所有的电机、变频有机的结合一起。

（2）本项目生产工艺复杂，动作连锁也较多，自动化控制的精度较高，属于较大的DCS系统，利用scalanceX204-2为介质做冗余的光纤环网，环网本身具有冗余的功能，若一点有问题，另一个节点会自动从反向保持通讯，做到了比较安全的网络环境，为使用中出现意外情况作了一层保险。本套MVR系统将原有的环网打开一个缺口，用光纤将本套系统的网络组成融入到整个系统。现场的电机变频器以及高压高功率的设备较多电机、变频器、Rockwell全部通过DP通讯传输信息，DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。它通讯速度快，站点数多，它为自动控制系统和设备级别分散I/O之间通信实用专门设计。使对数据链路层的存取变得简单方便。缺点就是需要配置相应的通讯模块，以及DP接头的安装，安装时需要将屏蔽层压在插头的金属部分，如果不能采用专门的插头安装时，也尽量不要将屏蔽层剥离的太长，这样暴漏在电磁空间中，容易成为受干扰的原因。尽量避免干扰问题，下文会讲到我遇到的干扰问题。本次通讯速率统一设为187.5kbps.低速低成本并保证稳定运行。

3　控制系统完成的功能

本套节能系统最重要的是大功率的电机、风机，每一台电机、风机有自己的逻辑保护，启停的条件，各种制约，而且每套中的润滑油系统也进入自己的系统进行保护，润滑油液位、流量、压力开关、风机的外壳温度、风机电机的轴承温度、风机震动、转数···HMI可实现设备、动态测量的数据、报警、事件记录、历史趋势观察等功能、使操作员能够清晰地管理和优化生产过程。并且两台服务器互为热备，在正常情况下完全一致，数据会自动同步保证历史数据完整。

在本项目中值得一提的就是SIMATICPCS7采用符合IEC－1131－3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言SCL。SCL是一种类PASCAL的高级语言，它采用IEC－1131的标准。利用SCL可以很方便地编制用户功能块。用SCL生成的功能块可在CFC中被多次调用。用户可以把过程的数学模型和优化控制策略用SCL编成功能块，直接下载到控制器中运行。这样，可以把过程的优化控制放在控制器中，全面实现对工艺过程的优化控制。如能熟练使用连续控制、顺序控制及高级编程语言SCL就可大大简化组态工作，缩短工程周期。但同时需要更多的去考虑SCL的语法和用生成的FC的长度，以及扫描周期的选择，只有这样许多工艺控制上的难点就会迎刃而解，而且更方便未来的维护，在改造和修改工艺要求的时候更加方便简洁，也比较高大上。

4　项目运行

本套节能系统MVR在2013年年底开始调试，2014年年初投入使用，现已取得了显著的成果。项目经试运行一段时间后与改造前的能耗进行对比，有直接节能效益，该技术可广泛应用于食品、化工、医药及环保行业中。实现低碳经济与工业可持续发展，能有效降低能源成本，为保护环境和促进地区经济可持续发展做出贡献。

5　应用体会

本次新加系统点数并不是很多，大部分的设备依靠通讯上传或发送数据，使成本，维护更加简便、合理。同时在做通讯的时候遇到过干扰的问题，为保证PROFIBUS-DP通讯的更稳定，在设备终端加上了有源终端电阻，由于MCC的安排，只能在变频的电气柜中扯进24V为电阻供电，但是每当最后一个变频器启动的时候，整个DP网就掉了，变频器报网络故障，刚开始是怀疑DP线与动力电缆之间产生干扰，或是接头安装问题，经过多次的修改仍未解决问题，最后将终端电阻撤掉，恢复正常，最后将终端电阻换位置，在其他柜中对电阻进行供电，问题得到解决。总的来说西门子PCS7具有过程控制系统的所有特性和功能,过程控制简单而安全、方便信息网络和现场总线及仪表的集成，设计模块化，系统的扩展性强，现场总线技术也大量节省了电缆的费用，也相应节省了施工调试以及系统投运后的维护时间和费用。

作者简介：钟升（1980-），男,吉林松原人，本科，中级工程师，研究方向：电气自动化。