profibus在乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

丁普秀 纏阿芳 馬琳

摘 要： 隨著科技的進(jìn)步和生產(chǎn)工藝的發(fā)展，為了保證乙烯安全高效的生產(chǎn)，需要對乙烯穩(wěn)定地生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，因此監(jiān)控乙烯生產(chǎn)過程的系統(tǒng)非常有必要。本文介紹了乙烯生產(chǎn)過程，進(jìn)一步介紹profibus系統(tǒng)構(gòu)成，詳細(xì)介紹了profibus現(xiàn)場總線構(gòu)成的乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，降低了費(fèi)用，提高了乙烯生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： profibus；乙烯生產(chǎn)；監(jiān)控系統(tǒng)

1 前言

近年來，乙烯行業(yè)迅速發(fā)展。乙烯的生產(chǎn)過程復(fù)雜，大量的需求，導(dǎo)致工作人員需要大量的時(shí)間來處理。傳統(tǒng)的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足當(dāng)下的需求，因此需要設(shè)計(jì)一套安全，穩(wěn)定的系統(tǒng)來實(shí)時(shí)監(jiān)控乙烯的生產(chǎn)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得在工業(yè)控制領(lǐng)域也取得突破性進(jìn)展。建立profibus在乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是解決上述問題的關(guān)鍵。同時(shí)，profibus是數(shù)字化，雙向傳輸，高效運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它包含多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它常常應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)中。

2 乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)概述

2.1 乙烯生產(chǎn)介紹

乙烯生產(chǎn)過程主要包括三個(gè)步驟，裂解、壓縮和分離。

2.1.1 裂解

在裂解爐中，將原料如乙烷，液化石油氣，石腦油，常壓瓦斯油和加氫裂化器殘?jiān)D(zhuǎn)化為乙烯和有價(jià)值的副產(chǎn)物。在裂解爐中，裂解氣體在淬火后產(chǎn)生并通過裂解氣體管線輸送到分離系列，裂解氣體可從裂解氣體管線分離成單獨(dú)的產(chǎn)物?，F(xiàn)代裂解爐的乙烯容量超過250000MTA，每爐的燃燒負(fù)荷超過100MW。

2.1.2 壓縮

裂解器的分離系列從熱部分開始，其中裂化氣體被淬火并冷卻，并且重餾分被冷凝并分離。此后，將工藝蒸汽冷凝并除去，并在裂解氣體進(jìn)入壓縮部分之前將其干燥。壓縮通常在四到五個(gè)階段中進(jìn)行，直到約36pa的壓力，通常裂解氣壓縮機(jī)將其冷卻分離。

2.1.3 分離

將壓縮的裂化氣體分離成C2減去餾分，將其送至冷段進(jìn)行進(jìn)一步分離，以及C3餾分。C2-和C3+餾分按順序分離成指定的產(chǎn)物。由此，不需要的雜質(zhì)如乙炔和甲基乙炔/丙二烯被氫化成乙烯和丙烯。裂解汽油也需要?dú)浠苑鲜袌鲆?guī)格。

2.2 乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)模塊

結(jié)合2.1乙烯生產(chǎn)工藝，本文根據(jù)，給出乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括生產(chǎn)工藝接口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。在乙烯的生產(chǎn)裝置中，包括模糊邏輯控制、均勻控制、選擇控制等多個(gè)控制模塊，監(jiān)控系統(tǒng)主要功能，整個(gè)系統(tǒng)有上千個(gè)I/O接口，其中重點(diǎn)監(jiān)測的點(diǎn)有上百個(gè)，因此控制系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)設(shè)備之間的運(yùn)行情況，以及各個(gè)設(shè)備之間的運(yùn)行參數(shù)并根據(jù)實(shí)際需要對參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)定。

3 profibus在乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)方案

3.1 profibus簡介

主站和從站共同組成了profibus系統(tǒng)。它是一種使用銅線材，光纖或無線等各種媒介的工業(yè)通訊系統(tǒng)，可透過位元串列傳輸方式把散布于應(yīng)用現(xiàn)場的各類裝置連結(jié)到中央控制或管理系統(tǒng)。經(jīng)過總線線纜和總線插頭連接?？偩€區(qū)段最多有32個(gè)現(xiàn)場設(shè)備組成。當(dāng)連接更多設(shè)備時(shí)，可以通過中繼器進(jìn)行連接。這時(shí)若干從站可被一個(gè)主站控制，從站數(shù)量取決于主站內(nèi)存架構(gòu)，通常來說，profibus系統(tǒng)最大配置可達(dá)126站點(diǎn)。

profibus既可水平提供應(yīng)用現(xiàn)場層級的通訊功能，又能同時(shí)垂直供應(yīng)跨越數(shù)個(gè)階層的通訊能力，因此在過去十年已成為領(lǐng)先全球市場的現(xiàn)場匯流排技術(shù)。profibus還能連接較低階的AS介面和更高階的以太網(wǎng)。從收發(fā)器匯流排接腳的絕對最大額定值，暫態(tài)電壓過載保護(hù)和靜電保護(hù)額定值看出，profibus系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的穩(wěn)定性，專為工業(yè)設(shè)計(jì)所需要，

3.2 基于profibus的乙烯生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)profibus的特點(diǎn)和適用范圍，結(jié)合乙烯的生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求，采用profibus生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，圖1為profibus生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)以profibus為主體架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，它具體包含三部分，第一部分是主站管理，第二部分是profibus-DP主體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，第三部分是具體傳感器設(shè)備。

3.2.1 主站管理

主站管理是DCS系統(tǒng)，它能夠提供通用的接口，穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫以及更易擴(kuò)展的冗余配置，主站管理與上層終端設(shè)備構(gòu)成主控系統(tǒng)。設(shè)備工程師可以從每個(gè)終端上面進(jìn)行操作，進(jìn)行每個(gè)模塊每個(gè)單元的測試和維護(hù)，同時(shí)也可以對乙烯生產(chǎn)模塊進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等工作。

3.2.2 主體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

該部分是與底層網(wǎng)絡(luò)通訊的橋梁部分，每一個(gè)從站通過網(wǎng)絡(luò)與profibus進(jìn)行連接?？偩€的主要功能就是可以可以獲取每一個(gè)從站的傳感器信息。profibus主要是通過4芯光纖進(jìn)行連接。

3.2.3 傳感器設(shè)備

傳感器的功能主要包括兩部分。第一部分是傳感器可以與上層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，它們的通訊方式是用獨(dú)立的網(wǎng)關(guān)，第二部分是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把每一個(gè)傳感器將不同類型的數(shù)據(jù)發(fā)送至從站。

3.3 具體選型配置

由于乙烯生產(chǎn)裝置龐大，為了保證乙烯的安全穩(wěn)定的生產(chǎn)，同時(shí)也為了后續(xù)擴(kuò)建，設(shè)計(jì)采用DCS工廠集成系統(tǒng)的設(shè)備，它的功能模塊擴(kuò)展性強(qiáng)，安全穩(wěn)定。由于乙烯生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)變化復(fù)雜，需要多個(gè)程序控制，因此使用PCS7設(shè)備作為系統(tǒng)的主站，該設(shè)備具備PLC和DCS系統(tǒng)所有的優(yōu)點(diǎn)，它的通訊模塊穩(wěn)定安全，能夠?qū)崟r(shí)與主站進(jìn)行通訊交互，及時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到主站，并且擴(kuò)展性極強(qiáng)。

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是，實(shí)現(xiàn)對加熱，冷凝過程的自動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示乙烯生產(chǎn)的主要工藝參數(shù)；實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況；實(shí)現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的收集和監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)對各種生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查看?？傊畃rofibus監(jiān)控系統(tǒng)需要具備非常好的網(wǎng)絡(luò)冗余性，良好的穩(wěn)定耐性，三防處理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。各個(gè)乙烯生產(chǎn)設(shè)備之間和乙烯控制分站之間的通訊安全可靠，每個(gè)機(jī)組的控制站采用雙星型網(wǎng)絡(luò)，完成被機(jī)組的控制主機(jī)、從站、智能I/O之間的通訊。

4 結(jié)束語

乙烯生產(chǎn)環(huán)境相對復(fù)雜，生產(chǎn)過程需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，基于profibus的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)比傳統(tǒng)方法更安全，更準(zhǔn)確，減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的誤差，同時(shí)也減少了網(wǎng)絡(luò)布線，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。另外profibus系統(tǒng)是建立在模塊化和結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)上的，設(shè)計(jì)簡單也更利于重構(gòu)，方便后期擴(kuò)展。

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