论述煤气发生炉装置中如何应用S7—200控制系统

王瑞广

摘 要：现在科学技术在不断进步，煤气化发生装置中使用控制系统能够对煤气炉的自动化效果进行提升。我公司实现了对煤气发生装置的集中控制自动化改造，现在的生产系统越来越稳定了。文章就煤气发生炉中怎样应用S7-200控制系统进行了阐述。

关键词：煤气发生炉装置；S7-200控制系统

工厂合成氨的过程中第一道工序在造气车间，造气车间中使用的是无烟煤，通过空气和蒸汽作为气化剂，利用的是￠3600mm和￠3200mm这种固定层煤气的发生炉去生产的半水煤气。在半水煤气里面的主要成分有氧气，氮气，氢气，一氧化碳，二氧化碳，氩气等，在化肥生产过程中煤气发生炉是最主要的场所，煤气发生炉中生产的半水煤气，以后会成为后续车间的原料，这些原料经过，压缩以及甲烷化以后在合成氨，最后成为尿素产品。

一、煤气发生炉工艺

空气是通过空气鼓风机传送过来的，蒸汽是通过热电车间的锅炉送来的，在这个工作里面也会产生一些蒸汽，然后这些气体在煤气发生炉里面和碳层混合逐步形成了半水煤气。之后我们再把这些半水煤气处理，经过洗涤和降温以后，传输到气柜里面，这里安装一个气柜，为的是能够把负荷变得稳定，逐步调节在半水煤气里边的氢气和氮气，让它们混合均匀。但是煤气过滤以后到了泡沫除尘器里面，在泡沫除尘器里面能够除得干净，尤其是那些比较大的灰尘，然后再通过电滤器，能够让半水煤气中的灰尘带上电，这样就可以把半水煤气里面的灰尘除得干净，最后这些半水煤气送到合成车间进行压缩。

二、系统组成和软件设计

我们根据自己工艺的要求，在化肥生产车间里面的煤气发生炉，一律采用plc控制，这里选择的是西门子公司SIMATIC的S7-200这个结构，这样进行控制里面一共有三个公共站，三台PC，八个单路站。这里面所有的战斗是利用，总线电缆进行通信的，因此这种结构保证了plc系统能够很大程度上运行系统非常先进，而且极大程度上降低了结构的成本。在各个站里面使用的是PROFIBUSDP分布式的，这样能够把现场中的各个工业控制系统连接起来。S7-200这套系统，不仅能够进行线上调试，还能够进行线下调试，还可以修改程序，也能够编译，使用起来非常方便。单个锅炉停运的过程中 可以把单独的程序装好。但是那是下装公共系统程序，就要把系统停运。

1.PLC硬件配置。这个系统充分应用了控制器，控制平台，然后建立了一体化的结构。采用的是以太网的通讯系统，这个系统里面一共有43个数字可以输入，有200多个模拟量的输入点，有200个数字可以输出。20个模拟输出点。这个配置是标准的轨道配置，在上面安了很多个模块和相应的电源，每一个炉子上面都有一个cpu，一个EM277模块，还有一个EM120模块。 电源块是QYB、24V供电，系统，设计成了1：1冗余，这样能够大大增强工作的可靠性。

2.上位机硬件配置。PC工控机在系统中主要是PC站，这个站能够进行编程，工程师编完程序以后能够站在操作台上进行控制。上位机选择的是戴尔的台式机，三台连装，这里面配备了光驱和网卡，上位机系统由山特的UPS来供电的。 在造气炉里面也设计了自动化的系统，这里面有二级的网络构成的，主要是同场控制机和基础控制机。在这个系统里面，上位机能够对数据库的数据进行处理，并且，传送到服务器里面，对于相关的数据还能够保存，在过程控制级通过以太网，能够把各个系统连接起来，在现场进行检测的时候，可以把这些点紧密连成一个整体，这样就能够在远程进行计算机诊断。各个站的S7-200PLC能够通过PROFIBUS-DP这个网来互相连接和通信。采用这种方式，一方面能够把生产参数控制在合理的范围之内，另一方面还能够发送到传真装置里面，通过控制温度，压力，压强等参数去实现数据的保存。PROFIBUS-DP主要是用于工业自动化系统里面的高速数据传送，这样能够实现调节和控制功能，这种方式的成本比较低。

3.软件配置。在我们的软件配置里面，能够协调整个系统的开关和模拟量这些数据采集和处理了以后，能够显示在监控的画面上，这里面使用的系统都是最先进的。能够在现场按照具体工艺的要求，依次打开开关，也可以进行自动化的操作，这样工作人员就能够及时掌握到整个系统的运行情况，判断系统是不是正常运行，有效的提高了工作效率。出现危险的时候能够及时避免造成更大的财产损失。PLC编程软件是西门子公司自己推出的，这里能够使用多种语言进行编程，极大的方便了工作人员的工作。

这个系统里面的网络结构采用的。和操作站之间都是小型的工业以太网结构，我们公司使用的西门子plc和上位机，他们是通过ip协议连接起来的。利用以太网进行交换，不仅能进行监控，还可以进行通信。整个系统完成了调试以后。尚未接到以太网通过pc，每一个机子都可以相互连接起来。它们之间可以互相传送数据。

三、系统功能的实现

我们充分研究了煤气发生炉的生产工具，这里的监控系统主要是通过炉子的程序进行优化的。在这套系统里面，可以根据需要来调节氢气和氮气的比例，还能够自动测量炭层的高度，对炉子的吹风情况进行自动调整。而且还可以及时检测出液位变化，方便工作人员的工作。

我们有非常先进的画面显示功能，这里使用的是最新的动态图软件，能够，进行动态模拟的编辑，通过动画显示出煤气炉里面造气的整个过程。工作人员利用这些模拟的数据可以更好的展开工作。通过一系列动态变化和变色闪烁等功能，生产的参数能够形象的展示出来，出现问题，工作人员可以及时对故障进行整修。

我们有先进的数据处理功能，在这些计算机上可以进行计算数据的处理，通过数据变化来实现系统信号的调节，这里面的模拟量信号主要有，压力流量温度和液位。这里面的数字量信号主要有手动按钮、光电开关和吹风排队等。

系统进行了人性化的设计，有手动方式和自动方式两种运行方式，通常的情况下我们采用的是自动的运行方式，在出现故障或者是进行设备调试的时候，可以采用手动的方式。我们能够对PID控制回路做控制，这样能得到我们想要的数。另外我们还可以进行数据的存储和查询，通过报表功能就可以看到生产的趋势。

利用冗余的I/O方式，电源里面的模块供电块工作的时候使用1：1冗余，这样在一个信号模拟快出现故障的时候，不能影响整个工艺的操作。 出现故障的时候，这个系统能够报警，让工作人员及时去查看。

四、结语

随着科学技术的进步，s7控制系统也越来越成熟了，从一开始的小型系统到中型系统，再到大型系统，这里面的充值点数也越来越多，功能也越来越强大，控制的范围也越来越大，能够处理很复杂的系统。通过应用磁控制系統，实现了自动化，而且还能够对设备进行远程控制，大大提高了生产的安全性和稳定性，对于生产的质量也有了很大程度的提高。

参考文献：

[1]SIEMENSS7教材[Z]. 1998.

[2]SIMATICWINCC选项、组态手册[Z]. 1999.

[3]SIMATICS7-200可编程控制器模板规范[S]. 2003.

[4]陕西陕化化肥股份有限公司造气车间岗位工艺操作手册[Z].