本文介绍了图尔克BL67模块在催化剂厂生产控制系统PCS7中的应用。PCS7系统作为全集成的控制系统,综合了PLC、DCS及现场总线的特性,其灵活性和可靠性在本项目中得到很好的体现。BL67模块由于IP67的防护等级,可以适应各种环境,模块化的结构及支持热插拔的特性可以保证生产的连续性。
催化剂作为一种可以改变物质化学反应速率,而本身质量和化学性质在反应前后不发生变化的物质,在石油和化学工业中有着广泛应用,不但成为化工过程开发和技术进步的动力,更能产生可观的经济效益。
某催化剂厂的基本有机原料技术开发工程化基地产业化项目,主要生产甲苯歧化与烷基转移催化剂。此产品适用于以甲苯和芳烃为原料生产苯和二甲苯工艺,有反应温度低、活性高、稳定性好等特点,减少了歧化副产品,从而达到增产的目的。

图尔克公司的具有防护等级为IP67的模块——BL67系列
控制系统构成
基本有机产业化项目采用一套SIEMENS PCS7 AS417H控制系统,远程I/O模块采用图尔克公司的BL67系列产品(如下图)。甲苯歧化催化剂制备装置设置三个操作站(其中一个工程师站,两个操作员站),由于两套生产装置距离控制室较远,因此在装置内设置远程I/O模块,采用冗余的光纤环网(硬件为SIMENS OLM/G12)将现场远程I/O模块连接在一起,和中控室内的控制器连接。
系统功能与特性
1. 全集成控制系统PCS7
Simatic PCS7过程控制系统是一种全集成的自动化解决方案,可以在很大程度上降低系统的复杂程度,提高设备的生产效率。这种创新设计基于模块化和开放式的架构,这种架构使用了最新的技术、一致性的工业标准及高性能的过程控制功能。这种概念及体系结构使得设备在整个寿命周期内,从规划设计,到调试生产都能够高效稳定的运行。
在许多自动化领域中,要求容错和高可靠性的自动化系统的应用越来越多。特别是在某些领域,停机将带来巨大的经济损失。在这种情况下,只有冗余系统才能满足高可靠性的要求。本系统所采用的高可靠性PCS7 AS417H能充分满足这些要求,“热备”模式的S7-400H运行时采用主动冗余原理,无故障时两个子单元都处于运行状态,一旦产生故障,正常的子单元能独立完成整个过程的控制。
2. 现场总线系统BL67
针对系统现场范围广、粉尘大、环境恶劣的客观实际,挂接在现场总线上的现场分布式、由组合型I/O模块构成的站点采用图尔克公司的具有防护等级为IP67(防尘且在水下1m能带电正常工作30min)的模块——BL67系列产品。
该系列产品具有抗振动、防松动性能,并且底板模块与I/O电子模块分开,是独立式、组合式的底板,便于系统扩展。电子模块支持热插拔功能,具有点诊断、点保护功能,由于系统太庞大,为简化系统可以对不具有危害性输入进行继电器隔离,各输入点有诊断传送回主站CPU,以便任一输入点故障时都能得到快速确认。耦合器模块集成有PB-DP通信功能,利用接插件可直接挂上PB-DP链路,而无需外加通信模块。
3. Profibus-DP网络
PROPIBUS规定“附属主-从令牌通行”原则。这种方法区分了主动和被动的网络节点。只有主动节点才接收令牌,也就是发送的权力,它在一段规定的时间里将令牌从一个主动节点送到下一个主动节点。系统自动侦测节点是否离去或是否有新的节点加入到网上,网上的所有节点都必须以同一传输速率通信。
正是由于DP总线的分布特性,每一个子站可以视作一个独立的节点,某个节点或节点中的某个组件的故障,不会导致其他节点或者整个系统的可靠性受到限制,因此大大提高了整个系统的稳定性。
4. 耦合器 Y-Link
Y-Link是DP Link+Y耦合器的统称,包含两个IM153或者IM157接口模块和一个Y耦合器,接口模块和Y耦合器之间通过总线模块连接。Y耦合器用于将DP从站连到DP Link的DP Master上,必须和DP Link组合为Y-Link才能使用。
有了Y-Link,可以轻松快捷地将原本不支持DP冗余网络的Profibus DP从站连接到冗余网络中,安全便捷地与冗余PLC传递数据。
工业现场总线作为一种新的控制方式,比原有的点对点控制方式节省了硬件和安装费用,提高了系统的准确性和可靠性,目前在控制领域得到迅速的推广和应用。由于工业现场总线对于可用性有很高的要求,因而环网和冗余是提高网络可用性的重要手段,本系统的Profibus-DP就采用双环网控制模式。
系统的中央处理器配有主从CPU,分别配有两个电源模块,又各自通过总线通信模块实现网络的冗余,这样使得无论是控制器的硬件或者网络的某一处产生问题,都不会造成系统的全面瘫痪,保证了生产的连续性和安全性。
同样出于现场环境及经济因素考虑,现场模块所采用的图尔克BL67系列并非冗余模式,因而要将冗余的Profibus-DP网络转化成非冗余的总线形式,就需要采用Y-link系列模块,来达到系统的安全稳定及经济易用的协调统一。
目前,整个系统已在该催化剂厂稳定运行,通过实践证明了PCS7系统及BL67模块的易用性、灵活性及稳定性,使得生产过程达到了自动化生产的目的。