浅述西门子PCS 7在氢气提纯装置中的应用

迟腾

摘要：炼油厂需要纯度较高的氢气炼油，利用氢膜与变压吸附结合的技术提纯氢气，该套提氢装置采用了西门子PCS 7进行控制。PCS 7是西门子推出的先进的、可靠的控制系统平台，实现了装置的全自动控制以及稳定运行。

关键词：PCS 7；SFC；化工；自动控制

中图分类号：TB652 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0040-01

西门子SIMATIC PCS 7系统是一套典型的现代分布式控制系统，采用局域网通讯技术，成熟可靠的西门子可编程控制器和现场总线技术。本套裝置采用了西门子414-5H的冗余CPU作为控制器，两台CPU之间采用光纤同步通讯，可以实现无扰动切换，满足系统的不间断运行。同时利用PROFINET与上位机进行冗余通讯，整套系统可以长时间的稳定、可靠运行。

1 工程师站硬件组态下载

首先要进行工程师站的硬件组态，选择产品型号，与实际的产品一一对应。

2 逻辑程序

PCS 7的逻辑程序在charts中编写，在相应的工厂层级下面插入新的CFC，在CFC中编写逻辑。编程语言默认为功能块类型，功能块上集成了大量的引脚，满足了用户各个方面的控制要求。功能图编译之后会在上位画面上生成图标，图标上由软件自动集成了报警颜色变化、声音、报警值、趋势等等信息，用户只需要简单的组态，就可以满足各种需求。

SFC （SEQUENCE FUNCTION CHART）顺序功能图。

SFC是顺控不可缺少的一种编程方式，他利用软件集成后的功能，简单明了的实现了顺序控制逻辑，有很强的可读性。不但方便了编程人员，而且使程序更加易懂。

2.1 SFC的基本块

SFC分为执行块、条件块、执行并行，条件并行、回跳、跳转。双击执行块可以进入块属性窗口。用户可以在这里面填写执行块的名称，执行时间等。用户可以通过这些块巧妙的实现各式各样的顺序控制。

2.2 SFC编程

SFC的执行快有四个任务栏分别对应：综述、上升沿触发、过程、下降沿触发。我们可以在综述中编辑执行块的名称、描述、执行时间等信息。需要注意的是执行时间，最大和最小执行时间决定了该执行快运行时间的长短。上升沿触发是指该执行块在执行初始的时候执行一次命令；过程是指在整个执行块运行时候持续执行命令；下降沿触发指在执行快即将结束时候触发一次命令。

SFC的条件块有三个任务栏，我们可以在Condition中编辑需要判断的条件，可以用‘或和‘与进行逻辑编程。每个条件块可以编辑16个条件，如不能满足用户需求可以利用串行或者并行增加条件数。

跳转块内部与条件块类似，我们需要在里面编辑跳转判断条件，不同的是外部需要编辑当条件满足时，跳转到需要的执行块的名称。

2.3 两个SFC之间的跳转

有时候我们需要在两套顺控之间实现自动跳转，来实现复杂的顺控控制。

首先，想要实现两个SFC之间跳转，我们需要知道SFC的外部视图，在工厂视图中，鼠标右键选中SFC，选择‘Open External View（打开外部视图），这时我们会看到SFC的外部视图，整个SFC类似一个功能块，上面有很多引脚，需要我们注意的是图1中红色标注的引脚。SFC的自动跳转需要将SFC置于自动状态，也就是说跳转之前AUT引脚要置1，然后将start引脚置为1，该SFC块就会被启动。如果想要结束一个SFC的运行，AUT引脚同样要被置为1，然后将stop引脚置为1，此时SFC就被停止运行，为了满足下一次启动的需要，可以将该SFC复位，即把RESET引脚置为1，即可实现两套顺控之间的互相切换，满足复杂顺控要求。

2.4 SFC的监控

编译下载程序后，可以在程序中监控SFC的运行状态，运行后变为深绿色，正在运行为亮绿色，用户可以鲜明的分辨出程序状态，并且可以在手动控制面板上启动劲和停止顺控，方便程序员调试和测试。

3 组态上位画面

PCS 7集成了强大的上位组态系统，并与下位程序很好的结合在一起。在程序编译通过后，程序员可以编译上位画面，系统会自动生成程序块中的功能块图标，包含了模拟量读取、电机控制、阀门控制、报警、联锁等等。程序员只需要简单的将这些图标摆放，配合管道、文字、控件、按钮等辅助，丰富的上位画面就完成了。不仅简单方便，而且功能齐全。

4 结语

功能强大的软件配合质量过硬的控制器使得PCS 7应用在各个自动化领域，并得到了客户的一致好评。科学的发展，时代的进步，自动控制行业的创新也是日新月异。学习先进的控制理念，方能使得国内自动控制行业不断缩小与世界水平的差距。