近幾年我國的鈦白粉行業發展迅猛，國內對高檔鈦白粉的需求不斷的提高。相應的對鈦白粉生產的控制要求也越來越高。中間二氧化鈦是氯化法鈦白粉生產的過程中間產品，是生產不同用途鈦白粉產品的基礎原料。

　　【摘要】本文介紹了過程控制系統PCS7在中間二氧化鈦（TiO2）生產過程控制中的應用，討論了該控制系統中的硬件配置，控制網絡和軟件編程等內容。通過這幾年的使用，該控制系統穩定可靠，實現了模擬儀表無法完成的復雜算法及管理功能，而且其性價比遠高于模擬系統，特別適合化工工藝過程控制。

　　【關鍵詞】工程測量最新動態論文,中間二氧化鈦（TiO2）,PCS7冗余控制Profibus

　　引言

　　因此本文采用西門子過程控制系統PCS7，使得中間二氧化鈦（TiO2）生產過程控制平穩，提高了產品的產量和質量。

　　1工藝簡介

　　四氯化鈦預熱后，通過三氯化鋁發生器進入氧化爐。同時，氧氣經過預熱后進入到氧化爐。在氧化爐里氧氣與四氯化鈦反應，生成中間二氧化鈦（TiO2）和尾氣。中間二氧化鈦（TiO2）經過產品冷卻器冷卻進入袋濾器進行氣固分離后，進入打漿脫氯罐，尾氣返回氯化工序循環利用。打漿脫氯后的中間二氧化鈦（TiO2）漿料進入后處理工序。

　　2硬件配置

　　鑒于氧化系統的重要性，充分考慮系統安全可靠性，采用以S7-400H為主控制器構成的PCS7冗余控制方案，中央處理器采用CPU414-4H，I/O處理單元采用ET200M。為了保證系統可靠性，電源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP總線采用PROFIBUS電纜，保證了系統安全等級需求。采用雙控制器，雙電源模塊。雙通信模塊，對于系統中的重要監視點，采用了冗余AMT硬件。系統有無擾動切換功能。容錯型和安全型可滿足供電中斷和故障保護等特殊要求。

　　3上位機系統

　　本系統的上位機系統使用WinCC控制，上位機系統和控制系統通過100Mbps的工業以太網絡連接。上位機由操作站和工程站等主要設備組成。

　　工控機采有西門子工業計算機，型號為西門子RACKPCIL43，配置主流硬件，在穩定性，安全性上有很好的保障。

　　4模件配置

　　每個ET200M分布式I/O站的有源背板總線上插有2個IM153-2通信接口模塊，分別通過2條獨立的Profibus-DP現場總線與AS-400中央控制器進行實時通信。在系統運行過程中，當其中某一個IM153-2通信接口模塊發生故障時，系統能自動地切換至另一個IM153-2通信接口模塊，并可帶電熱插拔更換有故障的通信接口模塊，不會影響到系統正常運行。

　　Profibus提供強大的系統級故障診斷能力，從總線系統的任意一點可通過Profibus-DP進行診斷、編程和控制，可以實時精確定位故障發生點和在線監控通訊負荷，并可通過人機界面實時顯示。

　　現場的儀表所采集的信號中模擬量輸入信號大多為4～20mADC的二線制和四線制信號，輸出為4～20mADC信號，部分模擬量信號通過安全柵引入。數字量為干觸點或有源信號。數字量的輸出信號由帶狀態指示燈和外帶保護二極管的繼電器送至現場儀表。

　　5控制系統

　　S7-400H按照“熱備份”模式（無沖擊、出現故障自動切換）的活動冗余原理運行。只要沒有故障，兩個子單元都是活動的。如果發生故障，起作用的控制器全面接管過程控制。為了確保無沖擊切換和快速可靠地交換資料，需要使用中央控制器連接。

　　冗余自動化控制站（AS414-4H）用于實現現場設備的運行狀態監測、數據采集及處理、自動閉環回路控制、電氣設備開關控制等系統控制功能。

　　SIMATICPCS7系統具有高度擴展能力、強大的綜合通信能力、擴展的集成系統功能和易于執行的中央和分散結構。AS414-4H更采用了最新的冗余技術，兩個CPU之間通過高速光纖同步專線相連，它可像標準PCS7系統那樣進行處理、編程和設計。

　　6電源系統

　　電源系統將由24VDC的直流電源構成冗余的24VDC供電系統，直流電源都將具有足夠的容量和適當的電壓，能滿足設備負載的要求。任一路電源故障，將會自動切換，以保證任何一路電源的故障均不會導致系統的任一部分失電。

　　直流電源系統由西門子SITOP電源構成冗余的供電系統。

　　7網絡配置

　　在本系統中采用交換式工業以太網作為連接操作員站和自動化系統站的系統總線。通過CP-443-1通信處理模塊，將S7-400H連接至工業以太網的通訊處理器。由于自身具有處理器，從而解除了CPU的通訊任務并減輕CPU的通信負載，還有助于另加連接

　　快速交換式工業以太網在工業以太網的通信協議基礎上，將通信速率提高到了100Mbps。由于采用了全雙工并行通信模式，允許站點同時發送和接收數據，通信速率可提高一倍。

　　8軟件設計

　　系統的組態軟件為SIMATICManager，所有的組態工作均在工程師站上完成。系統采用集中的、從上到下的組態方式，其中包含上位機的操作員站和工程師站配置、下位機的CPU設置、對應的I/O通道建立以及與他們想連接的網絡配置，具有集中的、友好的人機界面。過程控制與監視采用圖形化組態，方便易用。人機接口部分的組態軟件是WinCC。

　　9WinCC組態

　　SIMENSPCS7系統采用了Microsoft的SQL2000作為WinCC數據庫管理系統。

　　9.1CFC控制

　　CFC是一種簡潔的圖形組態工具，主要用于連續過程的自動化控制的組態，采用IEC-1131的標準。用CFC運行組態是以功能塊為基礎的，系統配置了很多預編程的功能塊。因此，采用CFC可以完成很復雜的大型控制任務。

　　9.2順序控制

　　SFC也是一種圖形組態工具，它也采用了IEC-1131的標準。組態時首先畫出順序圖，圖中可選擇順序、并行分支、交替分支和回路等局部結構，用大小兩種方塊分別表示步驟（Step）和轉移條件（Transition）。因此，可把CFC中的信號引入SFC中。CFC與SFC的交替使用，可以很方便地實現復雜的順控任務。

　　10應用中應注意的問題

　　10.1系統接地

　　每個PLC柜的屏蔽條和系統地通過電源電線匯總到一起后接地。PCS7系統的每一個主要部件，如輸入輸出卡件、卡件安裝機架、現場接線端子板等均設有接地端子。接地電阻要求小于4歐姆。

　　10.2ET200M分布式I/O站

　　現場控制站的ET200M分布式I/O站通過Profibus-DP現場總線與AS-400中央控制器實現通信，主要功能是采集現場I/O信號，通過ET200M的I/O信號接口將現場數字量或模擬量信號傳送至中央控制器（CPU414-4H），同時將中央控制器發送來的控制信號送至現場。

　　11結束語

　　由于采用了自動化程度高且安全可靠的PCS7控制系統，使得中間二氧化鈦（TiO2）的生產周期和產品質量都得到了較大程度的提高，包括本控制系統在內的氯化法集成技術獲得了省科技進步一等獎，為氯化法鈦白粉的生產的自動控制技術積累成熟的工業生產經驗。

　　參考文獻：

　　[1]西門子公司.《PCS7深入淺出》.2005.

　　[2]SIEMENS自動化與驅動信息與培訓.2005.