論述煤氣發生爐裝置中如何應用S7—200控制系統

王瑞廣

摘 要：現在科學技術在不斷進步，煤氣化發生裝置中使用控制系統能夠對煤氣爐的自動化效果進行提升。我公司實現了對煤氣發生裝置的集中控制自動化改造，現在的生產系統越來越穩定了。文章就煤氣發生爐中怎樣應用S7-200控制系統進行了闡述。

關鍵詞：煤氣發生爐裝置；S7-200控制系統

工廠合成氨的過程中第一道工序在造氣車間，造氣車間中使用的是無煙煤，通過空氣和蒸汽作為氣化劑，利用的是￠3600mm和￠3200mm這種固定層煤氣的發生爐去生產的半水煤氣。在半水煤氣里面的主要成分有氧氣，氮氣，氫氣，一氧化碳，二氧化碳，氬氣等，在化肥生產過程中煤氣發生爐是最主要的場所，煤氣發生爐中生產的半水煤氣，以后會成為后續車間的原料，這些原料經過，壓縮以及甲烷化以后在合成氨，最后成為尿素產品。

一、煤氣發生爐工藝

空氣是通過空氣鼓風機傳送過來的，蒸汽是通過熱電車間的鍋爐送來的，在這個工作里面也會產生一些蒸汽，然后這些氣體在煤氣發生爐里面和碳層混合逐步形成了半水煤氣。之后我們再把這些半水煤氣處理，經過洗滌和降溫以后，傳輸到氣柜里面，這里安裝一個氣柜，為的是能夠把負荷變得穩定，逐步調節在半水煤氣里邊的氫氣和氮氣，讓它們混合均勻。但是煤氣過濾以后到了泡沫除塵器里面，在泡沫除塵器里面能夠除得干凈，尤其是那些比較大的灰塵，然后再通過電濾器，能夠讓半水煤氣中的灰塵帶上電，這樣就可以把半水煤氣里面的灰塵除得干凈，最后這些半水煤氣送到合成車間進行壓縮。

二、系統組成和軟件設計

我們根據自己工藝的要求，在化肥生產車間里面的煤氣發生爐，一律采用plc控制，這里選擇的是西門子公司SIMATIC的S7-200這個結構，這樣進行控制里面一共有三個公共站，三臺PC，八個單路站。這里面所有的戰斗是利用，總線電纜進行通信的，因此這種結構保證了plc系統能夠很大程度上運行系統非常先進，而且極大程度上降低了結構的成本。在各個站里面使用的是PROFIBUSDP分布式的，這樣能夠把現場中的各個工業控制系統連接起來。S7-200這套系統，不僅能夠進行線上調試，還能夠進行線下調試，還可以修改程序，也能夠編譯，使用起來非常方便。單個鍋爐停運的過程中 可以把單獨的程序裝好。但是那是下裝公共系統程序，就要把系統停運。

1.PLC硬件配置。這個系統充分應用了控制器，控制平臺，然后建立了一體化的結構。采用的是以太網的通訊系統，這個系統里面一共有43個數字可以輸入，有200多個模擬量的輸入點，有200個數字可以輸出。20個模擬輸出點。這個配置是標準的軌道配置，在上面安了很多個模塊和相應的電源，每一個爐子上面都有一個cpu，一個EM277模塊，還有一個EM120模塊。 電源塊是QYB、24V供電，系統，設計成了1：1冗余，這樣能夠大大增強工作的可靠性。

2.上位機硬件配置。PC工控機在系統中主要是PC站，這個站能夠進行編程，工程師編完程序以后能夠站在操作臺上進行控制。上位機選擇的是戴爾的臺式機，三臺連裝，這里面配備了光驅和網卡，上位機系統由山特的UPS來供電的。 在造氣爐里面也設計了自動化的系統，這里面有二級的網絡構成的，主要是同場控制機和基礎控制機。在這個系統里面，上位機能夠對數據庫的數據進行處理，并且，傳送到服務器里面，對于相關的數據還能夠保存，在過程控制級通過以太網，能夠把各個系統連接起來，在現場進行檢測的時候，可以把這些點緊密連成一個整體，這樣就能夠在遠程進行計算機診斷。各個站的S7-200PLC能夠通過PROFIBUS-DP這個網來互相連接和通信。采用這種方式，一方面能夠把生產參數控制在合理的范圍之內，另一方面還能夠發送到傳真裝置里面，通過控制溫度，壓力，壓強等參數去實現數據的保存。PROFIBUS-DP主要是用于工業自動化系統里面的高速數據傳送，這樣能夠實現調節和控制功能，這種方式的成本比較低。

3.軟件配置。在我們的軟件配置里面，能夠協調整個系統的開關和模擬量這些數據采集和處理了以后，能夠顯示在監控的畫面上，這里面使用的系統都是最先進的。能夠在現場按照具體工藝的要求，依次打開開關，也可以進行自動化的操作，這樣工作人員就能夠及時掌握到整個系統的運行情況，判斷系統是不是正常運行，有效的提高了工作效率。出現危險的時候能夠及時避免造成更大的財產損失。PLC編程軟件是西門子公司自己推出的，這里能夠使用多種語言進行編程，極大的方便了工作人員的工作。

這個系統里面的網絡結構采用的。和操作站之間都是小型的工業以太網結構，我們公司使用的西門子plc和上位機，他們是通過ip協議連接起來的。利用以太網進行交換，不僅能進行監控，還可以進行通信。整個系統完成了調試以后。尚未接到以太網通過pc，每一個機子都可以相互連接起來。它們之間可以互相傳送數據。

三、系統功能的實現

我們充分研究了煤氣發生爐的生產工具，這里的監控系統主要是通過爐子的程序進行優化的。在這套系統里面，可以根據需要來調節氫氣和氮氣的比例，還能夠自動測量炭層的高度，對爐子的吹風情況進行自動調整。而且還可以及時檢測出液位變化，方便工作人員的工作。

我們有非常先進的畫面顯示功能，這里使用的是最新的動態圖軟件，能夠，進行動態模擬的編輯，通過動畫顯示出煤氣爐里面造氣的整個過程。工作人員利用這些模擬的數據可以更好的展開工作。通過一系列動態變化和變色閃爍等功能，生產的參數能夠形象的展示出來，出現問題，工作人員可以及時對故障進行整修。

我們有先進的數據處理功能，在這些計算機上可以進行計算數據的處理，通過數據變化來實現系統信號的調節，這里面的模擬量信號主要有，壓力流量溫度和液位。這里面的數字量信號主要有手動按鈕、光電開關和吹風排隊等。

系統進行了人性化的設計，有手動方式和自動方式兩種運行方式，通常的情況下我們采用的是自動的運行方式，在出現故障或者是進行設備調試的時候，可以采用手動的方式。我們能夠對PID控制回路做控制，這樣能得到我們想要的數。另外我們還可以進行數據的存儲和查詢，通過報表功能就可以看到生產的趨勢。

利用冗余的I/O方式，電源里面的模塊供電塊工作的時候使用1：1冗余，這樣在一個信號模擬快出現故障的時候，不能影響整個工藝的操作。 出現故障的時候，這個系統能夠報警，讓工作人員及時去查看。

四、結語

隨著科學技術的進步，s7控制系統也越來越成熟了，從一開始的小型系統到中型系統，再到大型系統，這里面的充值點數也越來越多，功能也越來越強大，控制的范圍也越來越大，能夠處理很復雜的系統。通過應用磁控制系統，實現了自動化，而且還能夠對設備進行遠程控制，大大提高了生產的安全性和穩定性，對于生產的質量也有了很大程度的提高。

參考文獻：

[1]SIEMENSS7教材[Z]. 1998.

[2]SIMATICWINCC選項、組態手冊[Z]. 1999.

[3]SIMATICS7-200可編程控制器模板規范[S]. 2003.

[4]陜西陜化化肥股份有限公司造氣車間崗位工藝操作手冊[Z].