西門子全集成自動化技術在燃料乙醇項目中的應用

　　二、 系統介紹
　　1. 工藝介紹
　　以玉米為原料生產燃料乙醇與聯產高蛋白飼料DDGS和精制玉米油，其主要工序包括：玉米的貯存與清選、原料粉碎、玉米脫胚、液化和糖化、發酵和蒸餾、酒糟液的分離和干燥、分離清液的蒸發濃縮、毛油的制取、玉米油的精煉，以及配套的公用工程。
　　2. 項目當中使用的西門子自動化產品的型號、數量、類型、及控制對象。
　　　　DCS
　　　　•8 sets of AS417H
　　　　•2 sets of ES
　　　　•2 sets of OS Server ( Redundancy)
　　　　•7 sets of OS Client
　　　　•2 sets of OS Single Station　Actual I/O
　　　　•AI:1678
　　　　•AO:460
　　　　•DI:2798
　　　　•DO:2225 Total:7161
　　控制對象:
　　•公用工程: 壓縮空氣系統, 換熱站系統,循環水場, 污水場, 凈水場.
　　•玉米凈化: 火車卸料線和汽車卸料線調度（來自MES）,8個玉米儲存筒倉調度
（來自MES）,卸料開車順序控制,卸料停車順序控制, 緊急停車邏輯,
玉米筒倉溫度監視.
　　•脫胚制漿（01工段）:玉米進料稱重計量,玉米浸泡順序控制,浸泡灌液位及溫度
控制,玉米粉碎設備控制.
　　•糖化、液化（02工段）: PH值控制,進料比值控制.
　　•發酵（03工段）: 發酵罐溫度控制,發酵罐消泡控制.
　　•輔料配置（04工段）: 硫酸、氫氧化鈉、CIP溶液、a-淀粉酶、糖化酶稀釋順序控制
　　•精餾（05工段）: 精餾塔溫差控制,回流罐液位控制,采出物流量控制. 分子篩事件順
序控制,吸附®卸壓®吹掃®充壓分子篩負荷控制,分子篩差壓控制,
蒸餾工序停車邏輯.
　　•蒸發（06工段）: 順序加料控制,濃縮工序清洗控制.
　　•酒糟蛋白飼料DDGS（07工段）:
　　•包裝稱（08工段）:
　　•成品調和、儲運:
　　•玉米油: 各工段順序控制,油品配方控制.
　　三、 控制系統構成

　　1. 整個項目中的硬件配置、系統結構；各組成部分選擇的依據。
吉林60萬噸/年燃料乙醇項目全集成自動化系統控制網絡總圖及說明如下:

　　四.基于全集成自動化思想的新一代過程控制系統PCS7的簡介
　　隨著工業自動化過程控制理論和計算機技術的迅猛發展，以及對工業自動化過程控制系統的可靠性、復雜性、功能的完善性、系統的可維護性、人機界面的友好性、數據的可分析可管理性等各個方面都提出了愈來愈高的要求, 同時也為工業自動化過程控制系統的發展指明了方向:
　　　　　　系統之間的橫向數據交換日益增加
　　　　　　系統與管理層和現場儀表級的數據交換日益增加
　　　　　　現場總線的應用越來越廣泛
　　　　　　廠商的產品日益開放，通過OPC、SQL等技術使得不同系統之間的準確、高速、大量的數據交換得以實現
　　　　　　全集成，一體化的解決方案
　　因此，傳統的DCS系統已經不能滿足90年代自動化過程控制系統的設計標準和要求，SIMATIC PCS7過程控制系統就是在這種形勢下開發的新一代過程控制系統，它是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個生產過程的過程控制系統。
　　SIMATIC PCS7是西門子公司結合最先進的計算機軟、硬件技術，在西門子公司S5，S7系列可編程控制器及TELEPERM系列集散系統的基礎上，面向所有過程控制應用場合的先進過程控制系統。
　　SIMATIC PCS7采用優秀的上位機軟件WinCC作為操作和監控的人機界面，利用開放的現場總線和工業以太網實現現場信息采集和系統通訊，采用S7自動化系統作為現場控制單元實現過程控制，以靈活多樣的分布式I/O接收現場傳感檢測信號。
　　SIMATIC PCS7是基于全集成自動化思想的系統，其集成的核心是統一的過程數據庫和唯一的數據庫管理軟件，所有的系統信息都存儲于一個數據庫中而且只需輸入一次，這樣就大大增強了系統的整體性和信息的準確性。
　　SIMATIC PCS7的通訊系統采用的是工業以太網和PROFIBUS現場總線。工業以太網 用于系統站之間的數據通訊， SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控制、順序控制及高級編程語言。現場設備庫提供大量的常用的現場設備信息及功能塊，可大大簡化組態工作，縮短工程周期。SIMATIC PCS7具有ODBC、OLE等標準接口，并且應用以太網、PROFIBUS現場總線等開放網絡，從而具有很強的開放性，可以很容易地連接上位機管理系統和其它廠廠商的控制系統。
　　全集成自動化系統控制網絡總圖操作員站和服務器采用客戶機/服務器結構，客戶機與服務器之間通過100MHz以太網通訊。服務器與AS417H自動化系統的CPU之間采用光纜介質連接，通過100MHz的工業以太網來交換數據，該光纖雙環網將延伸至公用工程工段，用于與公用工程工段的AS417H自動化系統進行通訊，實現整個PCS7控制系統的通訊。
　　PCS7系統的工程師站同時掛在兩個網絡上，即連接客戶機/服務器的100MHz以太網和連接自動化系統的CPU的100MHz工業以太網。工程師站可以完成控制畫面和控制策略的組態。
　　AS417H自動化系統與遠程I/O子站的通訊采用PROFIBUS-DP。AS417H通過PROFIBUS-DP的專用雙絞線直接與遠程I/O子站相連接。其它AS417H將通過冗余的光纜和冗余的接口模塊與各自的遠程I/O子站進行通訊，滿足分散控制系統技術規范書中(1.5工廠及裝置簡況)提出的要求。
　　公用工程共配置二臺操作員站（單獨的操作員站，直接與PCS7過程控制系統的系統總線工業以太網相連，配置一臺HP5100打印機）、一臺控制站（AS417H自動化系統）、以及相應的遠程I/O子站。
　　操作員站與AS417H自動化系統的CPU之間采用光纜介質連接，通過100MHz的工業以太網來交換數據，該光纖雙環網將連接至中央控制室，與中央控制室中PCS7的系統總線直接相連，實現整個PCS7控制系統的通訊。
　　系統所需的I/O點數如下：

防爆區域：儲運站、玉米油、蒸餾脫水(05)。下表點數用于統計安全柵點數。

　　五.生產實時系統
　　生產實時系統采用WinCC MULTI-CLIENT方式，2臺連接自備電廠和乙醇裝置的服務器 作為WINCC SERVER，和主服務器及調度網相連。一臺主服務器作為WinCC CLIENT 并作為WEB SERVER，與辦公室標準以太網相連。網絡通訊協議采用TCP/IP。在工程師站上進行工藝操作畫面、報警畫面、歷史趨勢、報表等功能的組態（這些都是WINCC的基本功能），然后在SERVER和CLIENT上運行組態的項目。由于實時系統的工位號容量為2000個，所以選用64K點的WINCC運行系統。
　　WinCC SERVER完成與DCS之間的數據交換。服務器位于各DCS控制室，由局域網相連， 通過WINDOWS共享機制實現數據共享。為了與WINCC CLIENT通訊, WINCC SERVER端運 行于WINDOWS NT4.0 SERVER或WINDOWS 2000 SERVER操作系統,并安裝WinCC 和 WinCC SERVER選件軟件包。WINCC SERVER向WINCC CLIENT提供數據。每臺SERVER 最多可以帶 16臺CLIENT站， 在本系統中，連接5臺WINCC CLIENT。
　　WinCC Web Navigator選件包：
　　WinCC可選軟件包Web Navigator使用戶可以通過Internet、LAN或公司局域網瀏覽或操作 WinCC過程畫面。根據系統需要，設置可以通過WEB瀏覽生產過程畫面的用戶，并分配不同的權限，以進一步提高安全性。
　　軟件配置：
　　1. Server端：WinCC V5+Web Navigator Server
　　2. Client端：IE+Web Navigator Clien
　　六. 結論
　　吉林60萬噸/年燃料乙醇項目的全集成自動化控制系統(TIA)已在吉林大酒廠得到很好應用,運行結果表明:
　　1. PCS7具有過程控制系統的所有特性和功能,過程控制簡單而安全、方便信息網絡和現場總線及儀表的集成，設計模塊化，系統的擴展性強.
　　2. 現場總線技術,大量節省了電纜的費用，也相應節省了施工調試以及系統投運后的維護時間和費用.
　　3. SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控制、順序控制及高級編程語言。現場設備庫提供大量的常用的現場設備信息及功能塊，可大大簡化組態工作, 縮短工程周期.
　　4. SIMATIC PCS7具有ODBC、DDE、OPC、OLE等標準接口，并且應用以太網、PROFIBUS現場總線等開放網絡，從而具有很強的開放性，可以很容易地連接上位機管理系統和其它廠廠商的控制系統。