碱回收蒸发工段DCS 中的通信网络设计与实现.docxVIP

碱回收蒸发工段DCS中的通信网络设计与实现郭文强孙 瑜侯勇严（陕西科技大学电气与电子工程学院， 陕西 咸阳 712081）摘要：针对碱回收蒸发工段的 DCS 的控制要求，介绍了一套适合该工段的基于 ProfiBus－DP 与 Ethernet 的通信网络设计及其系统安全保护设计。它们的实现为在碱回收蒸发工段中实施常规 PID 控制及复杂的智能控制提供了良好的基础。关键词：蒸发工段；ProfiBus ；Ethernet（工业以太网）；通信中图分类号: TP273.5文献标识码:BDesign and Realization of the Communication Net of the DCS in AlkaliReclaim Evaporation Workshop SectionGuo Wen-qiang, Sun Yu, Hou Yong-yan(College of Electrical and Electronic Engineering, Shaanxi University of Science and Technology,Xianyang China, 712081)Abstract: A communication net design based on ProfiBus－DP and Ethernet, which can meetthe DCS control requirements in evaporation workshop section of alkali reclaim, and the systemsafety protection design are introduced in this paper. Their establishment supplies the fairgroundwork for conventional PID control and other complicated, intelligent controls in theevaporation workshop section of alkali reclaim.Key Words: evaporation workshop section; ProfiBus; Ethernet; communication1 前言造纸工业是国民经济的重要支柱产业之一。目前，碱法制浆是国内外造纸工业普遍采用的制浆方法，而碱回收是现代碱法制浆的重要组成部分。碱回收能为碱法制浆工厂提供蒸煮用碱，从而达到节能、降耗及保护环境的目的。由于越来越多的自动化设备如传感器、PLC等被应用到造纸工业控制，因此，数据流高速传输的通信网络的实现就成为电气传动和控制系统的一个必不可少的组成部分。2 碱回收黑液蒸发过程控制策略碱回收包括蒸发工段、燃烧工段及苛化工段。其中蒸发工段是将制浆车间送来的黑液通过多效蒸发器蒸发成燃烧工段所需的高浓度黑液，其蒸发的好坏直接影响燃烧工段浓黑液的燃烧效果，因而蒸发工段是碱回收系统的一个重要工段[1,2]碱回收蒸发工段的主要控制目标是稳定浓黑液的浓度和降低蒸汽的消耗，必须着重控制下列参数：进效稀黑液的浓度和流量；进效新鲜蒸汽的压力和流量；出效浓黑液的浓度；末效的二次蒸汽的真空度；出效黑液及冷却水液位；冷凝器清水的温度等。针对蒸发工段过程参数多和控制回路结构复杂的特点，为了达到可靠、灵活的控制要求，[3]3 系统硬件组态硬件设备选取时，应首先根据碱回收蒸发工段的工艺要求和厂方提供的技术资料，确定监控 AI、AO、DI、DO 信号数量，从而合理配置系统的 IO 模块单元，同时配置 DCS 系统所需的主控单元、电源模块、操作站、工程师站、监控站、通信网络、打印机和 UPS 电源等。根据蒸发工段控制要求及被控信号的特点，我们设计的 DCS 系统其硬件主要包括：主控1。对其控制适宜采用DCS，即集散控制系统 。单元（包括 CPU、100M 以太卡和 DP 主站卡等）、电源模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、ProfiBus-DP 重复器、端子模块等。4 通信网络结构DCS 系统通过硬件（包括控制器及 I/O 模块）采集并处理现场数据。为了将获得的这些数据用于上位机显示及参与控制调节，需要对这些用于采集数据的硬件进行网络配置。在目前的工业控制网络通信中，常用的主要为 ProfiBus 现场总线和 Ethernet（工业以太网）。4.1 ProfiBus 现场总线技术ProfiBus现场总线技术是由德国Siemens等 13 家公司和 5 家研究所联合制定的标准化规范。ProfiBus包括同一类、可互兼容的 3 个变种，即ProfiBus—FMS、PA、DP以适应不同[4]务，提供大量的通信服