优化无止境――西门子新型过程控制系统在吉林燃料乙醇装置中的应用--控制网



优化无止境――西门子新型过程控制系统在吉林燃料乙醇装置中的应用
企业:控制网 日期:2004-02-23
领域: 点击数:1424

 

    随着化工行业对过程操作安全性、平稳性、优化性及信息集成化要求的提高,对控制系统的开放性、灵活性、可靠性、可维护性以及综合信息处理能力也在相应地上升。作为西门子(中国) 有限公司自动化与驱动集团推动工业革新的前沿,上海西门子工业自动化有限公司 (简称SIAS) 发展至今,在化工领域创立了良好的工程服务业绩。今天,SIAS又在吉林燃料乙醇工程项目中再创佳绩,有力协助我国第一个大型燃料乙醇基地初步建成。
    那么,从开始对吉林燃料乙醇项目志在必得,到设计实施方案的反复推敲,以及最后建成运行,上海西门子工业自动化有限公司在整个工程中究竟以何新技术和服务优势赢得吉林燃料的信任和赞誉的?就着这个问题,上海西门子工业自动化有限公司(下称SIAS)高级项目经理绍海荣先生做了一番介绍。

    您好,感谢接受这次采访,燃料乙醇对大多数人来说还比较陌生,可否请您先为这次吉林项目做个简要的概述性描述?

    绍海荣:可以说,燃料乙醇作为一种新型的节能、环保燃料,将在我国有广大的市场前景。车用乙醇汽油是将变性燃料乙醇与普通汽油按一定比例调合混配而成的新型汽车燃料,是一种清洁、绿色能源。一方面,我国近年来粮食连年丰收,却存在粮价低、卖粮难、农民收入增长缓慢的问题。另一方面,我国人均石油资源占有量目前仅为世界平均水平的十分之一,人均占有油气资源相对贫乏。而以目前中国汽油年消耗量计算,即使全部改为使用乙醇汽油,生产乙醇所需的玉米也仅占全国玉米年产量的8%,不会危及国家的粮食安全。这样, 国家不但可以缓解石油资源日益紧缺的矛盾,而且将拥有一个可靠的粮食调控手段,有助增加和稳定农民收入,实现农业产业化的良性循环。
    所以,推广使用乙醇汽油是国务院确定的一项重大战略决策,已纳入我国经济社会发展"十五"规划纲要。这次吉林60万吨/年燃料乙醇项目是国务院在2001年确定的中国燃料乙醇产业的试点、示范工程,也是“十五”重点建设项目之一,总投资近30亿元。这次建成投产的是的吉林乙醇一号生产线,年产30万/吨,是目前我国最大的燃料乙醇生产基地。

    虽然SIAS在诸多领域创造了佳绩,但是参与燃料乙醇基地的建设还是前所未有的。工程的连续性、高安全性和环境等因素决定了工程的复杂性,那么,面对这些,SIAS是如何解决的?
    绍海荣:在一些领域,诸如化工、燃料、食品等行业,其生产工艺和流程对整个自动化系统提出相当高的要求。这次吉林项目工程,是以玉米为原料生产燃料乙醇与联产高蛋白饲料DDGS和精制玉米油,其主要工序包括:玉米的贮存与清选、原料粉碎、玉米脱胚、液化和糖化、发酵和蒸馏、酒糟液的分离和干燥、分离清液的蒸发浓缩、毛油的制取、玉米油的精炼,以及配套的公用工程。
    比如脱胚制浆和原料粉碎阶段,玉米中含有丰富的脂肪,可以提炼食用植物油的极品―玉米油。但由于玉米中脂肪的存在,促使酒精发酵过程中酸度的上升,并对酵母菌的繁殖和新陈代谢产生不良的影响,必须去除这些皮、胚混合物,减轻粉碎、蒸煮及液化、糖化、蒸馏的工作负担,增大乙醇的生产能力。根据要求,我们设置的对该工段的系统控制包括:和称重系统通信实现原料进料计量控制,玉米浸泡系统的顺序控制,原料粉碎系统的控制, 同时和胚芽干燥系统以及气力输送系统设备自带的控制器通信。
    总体来说,我们为吉林燃料的控制要求,我们要求过程控制系统具有这些特性:
(1)系统具有现场总线功能以及远程IO功能,由于燃料乙醇各工段装置相互间的距离较远,采用集中IO布置,工程中电缆敷设、安装施工的花费将很大。
(2)IO系统最好具有本安模块,以适应液体储运、蒸馏、玉米油工段的需要。
(3)系统具有开放的控制层网络,由于本系统需要和相当数量的现场控制设备如汽车衡、轨道衡、DDGS干燥机、卧螺离心机等通信,系统应具有很强的软连接技术。
(4)方便的实现各种控制算法,尤其是顺序控制和配方控制。
(5)具有开放的数据平台,能和制造执行系统MES方便的连接,以便及时传送生产信息和执行调度指令,进行全厂优化管理。

    就像您刚才说的,整个工程相当复杂,那么在这过程中遇到哪些困难过吗?

    绍海荣:从我国现阶段酒精生产企业的自动化水平来看,自动化水平参差不齐,很多企业还停留在用几块可编程控制器PLC加一些常规模拟表的水平上,不符合大型燃料乙醇装置生产连续化和集成化的要求。为此,我们选择西门子公司过程控制系统SIMATIC PCS7。SIMATIC PCS7作为新一代的过程控制系统已具有完善的可靠性、安全性和容错性,开放的系统集成平台,又融入了现场总线技术的应用,完全符合吉林项目的特性,已为燃料乙醇装置实现综合自动化系统CIPS提供了丰富的技术条件。
    SIAS不仅负责对乙醇装置及公用工程装置的控制,还要负责与其他第三方设备的通讯。项目使用的最先进的PCS7过程控制系统,包括2台工程师站、9台操作员站、8台AS-417H控制器和8000多个I/O点。与此同时,西门子还提供了3台IBM服务站构成MES系统,包括网络服务器,工厂实时数据服务器等等,进行ERP与网站navigator之间的数据交换。所有这些工程组态及现场服务全部由上海西门子工业自动化有限公司承担,公司全集成化、PROFIBUS过程现场总线等技术优势充分的到了发挥。
    建设吉林燃料乙醇过程自动化系统的一年多来,SIAS工程队和现场服务人员加班加点,整个公司人员为该项目提供后勤服务。SIAS负责的整套DCS的集成、安装指导、技术支持、现场开通等工作,对吉林燃料乙醇第一期工程的具体实施起到相当关键的作用。SIAS以PCS7卓越的性能和SIAS丰富的工程经验,赢得了吉林燃料乙醇有限责任公司的信任和赞扬。

    您刚才提到的PCS7在这个工程中发挥着重要作用,作为一项新技术,您能具体谈一下吗?

    绍海荣:西门子公司SIMATICPCS7过程控制系统是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的过程控制系统,完全改变了传统DCS系统所不能满足现代自动化过程控制系统的设计标准和要求。 SIMATIC PCS7是西门子公司结合最先进的计算机软、硬件技术,在西门子公司S5,S7系列可编程控制器及TELEPERM系列集散系统的基础上,面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。SIEMENS PCS7过程控制系统具备了以下几个方面的特点:高度的可靠性和稳定性 ;高速度,大容量的控制器;客户/服务器的结构; 集中的,从上到下的组态方式; 能灵活、可靠地嫁接于老系统 ;集中的、友好的人机界面 ;含有配方功能的批量处理包 ;开放的结构,可以同管理级进行通讯 ;同现场总线技术溶为一体等。
    在吉林燃料乙醇装置实施的PCS7过程控制系统,其一个显著的特色是PROFIBUS现场总线和开放的控制网平台的使用。使用PROFIBUS-DP可以进行远程IO和控制站的通信以及就地控制设备和控制站的通信,并且可方便实现就地控制设备和控制器间的连接。另外,吉林燃料乙醇在实施过程控制系统的同时,也提出了和该厂MES系统集成的要求,为此在系统设计时配置了乙醇工段的数据服务器和电站数据服务器作为PCS7及OVATION系统和MES系统的接口及网关。

    感谢您的详细介绍,请您最后谈一下整个项目对SIAS未来发展或者在该领域的发展有何影响?

    绍海荣:和现代的过程工业一样,燃料乙醇生产装置正朝着大型化、连续化、集成化和复杂化方向发展。吉林燃料乙醇作为我国发展燃料乙醇工业的示范工程,它的投产成功具有深远意义。我们设计并实施的过程控制系统PCS7已投入调试和使用。新一代过程控制系统在继承传统DCS的功能上又融入了现场总线技术并且更趋于开放,同时,现代过程工业又提出了基于ERP/MES/PCS三级结构的综合自动化系统的概念,这正是我们在过程控制系统的设计、选型、应用中应充分考虑的。


上海西门子工业自动化有限公司介绍

    上海西门子工业自动化有限公司(SIAS),由西门子(中国)(SLC)于1994年组建成立,从最初的探索到如今明确的定位――西门子在中国的过程自动化领域的工程服务和系统集成提供商,SIAS已确立其鲜明而独一无二的竞争力和行业及专业经验。在与西门子(中国)(SLC) region sales 携手开创市场的过程中,SLC的sales 力量与SIAS的工程服务力量的有效结合,有力促进西门子(中国)在中国市场的顺利发展。
    如今SIAS已形成以行业为导向的业务开拓模式,在其主导行业――化工、石化、制药、环保、市政等行业领域积累了宝贵的自动化工程设计和实施经验,在项目范畴上,也已形成以Turn-key为重点,同时包含Integration、System等工程服务的特点,明确而独一无二的竞争力和经验。同时,SIAS拥有自动化、仪表、驱动、电气、输配电等领域的专家,和项目实施过程中的严谨的项目管理,保证项目的有效、顺利进行。

行业导向

SIAS目前已形成以行业为导向的业务拓展模式,其中
BSU1的主导行业为:化工/石化,炼油,精细化工/制药、食品饮料、半导体、空分等;
BSU2的主导行业为:水处理、垃圾焚烧、电厂脱硫、轨道交通、玻璃/水泥/有色金属等;
BSU3则为工程OEM;
BSU4,前身为西门子安科华工程公司。

项目范畴

    SIAS的业务范畴涵盖了电气成套(Electric)、过程控制(Process control)、过程仪表(Process Instrument)等领域,即包含EI&C的全集成自动化解决方案。

在EI&C的大框架内,SIAS根据客户的具体需求,提供以下各层次的服务:
    1、Turn-key:Turn-key 工程是SIAS的业务发展重点和目标,SIAS在以上主导行业中,提供自动化系统的硬件、标准软件、应用软件、采购、工程设计及调试、项目管理、现场安装及开车指导、现场服务、培训、备品备件供应、售后服务、技术咨询等一系列服务内容。
    2、Integration:提供Turn-key 工程服务的同时,SIAS还根据不同客户的多种需求,提供基于Siemens技术的标准系统平台,包括系统的二次设计、联合组态、系统网络的现场开通、标准课程的培训等。
    3、Engineering:对西门子产品或系统, SIAS提供工程服务,包括工程设计与调试,项目管理,现场安装与开车指导等。
    4、System:SIAS同样提供满足客户工艺控制对象的性能要求的产品平台和技术支持,确保满足客户在工程实施的要求。

支持产品/系统范畴

    SIAS拥有高素质且具有丰富经验的工程技术及销售人员,熟练掌握西门子全集成自动化(TIA)家族中的SIMATIC S7/S5系列可编程序控制器、PCS7过程控制系统、基于PC的控制系统、WinCC人机界面产品、工业以太网、Profibus现场总线技术、过程仪表、工业变频、低压配电系统等。我们产品供货范围涉及自动化(包括PLC,DCS,ESD)产品及系统,变频与传动装置以及各种仪表,电气(如低压开关及配电系统)。

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