摘要：文章介紹了萊鋼10#制氧機組控制系統的配置與控制功能。設計中采用的現場總線、DCS、PLC技術相結合的控制方案非常先進，對于自動化控制的設計和應用有著很大參考價值。
1 概述
萊蕪鋼鐵集團有限公司于2003年12月投產的10#制氧機是一套22000m3/h內壓縮流程制氧機組。該機組主體設備為杭州空分設備廠提供。采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機、規整填料塔、氧氣內壓縮等先進工藝流程。整套機組包括：空氣預冷系統、分子篩純化系統、增壓透平膨脹機系統、分餾塔系統、氮氣壓縮系統、液體貯存系統等。萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部經過論證后采用現場總線、DCS、PLC等先進技術相結合的控制方法，實現了該機組自動控制、數據通訊及上位機管理。
2 控制系統硬件配置及技術特點
2.1 控制系統硬件配置
AC800F DCS是ABB公司推出的一種全能綜合型控制系統，集DCS和PLC優點于一體，支持多種國際現場總線標準，既可連接常規I/O，又可連接Remote I/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等現場總線設備。系統分為兩級：操作管理級（OS、ES、網關GS）和過程控制級（過程站PS、現場控制器AC800F）。
萊鋼10#制氧機DCS選用的是AC800F和Profibus現場總線，并帶有2個操作員站OS、1個工程師工作站ES，具有電源、操作站、控制器冗余功能。通過標準TCP/IP協議以太網，實現整個流程中空氣壓縮、空氣預冷、空氣純化、增壓壓縮、膨脹透平、氧氮精餾、氬精餾、氮氣壓縮等子系統的自動控制、數據通訊及上位機管理，可完整地監控整個系統的生產情況。硬件配置示意圖如下圖1：
圖1 硬件配置示意圖
其中ES和OS選用了目前流行的P4微機。1臺EPSON LQ-1600K針式打印機實時打印報警和操作；1臺彩色激光打印機打印報表、程序和畫面等。
現場總線控制器AC800F由基本單元、電源和以太網卡、現場總線接口卡組成，其中：底板為基本單元PM802F，按照用戶組態的控制應用程序進行運算和控制；另有7個槽，其中P1槽插電源模塊SA801F，為卡件提供5VDC/5A工作電源和3.3VDC/5A輔助電源；E1和E2槽插冗余以太網卡EI803F，F1~F4槽插現場總線接口卡，本系統選用的是Profibus現場總線接口卡FI830F。
用2個現場總線控制器AC800F可實現控制器冗余，主從AC800F之間可無擾動整體切換。每個AC800F上都有兩個以太網卡EI803F，提供10BaseT接口，第一個用于連接系統網絡（DigiNetS），2個現場總線控制器AC800F的第二個網卡之間彼此互連，形成專門的冗余通訊鏈接（DigiNetR），以確保主從AC800F之間的信息同步。一旦主AC800F故障，從AC800F能迅速無擾動的接替工作。
組態結果和實時過程數據存儲在RAM中，以太網卡和電源卡上裝有RAM后備電池，可在掉電時保持組態內容和數據。
AC800F控制器通過Profibus現場總線接口卡FI830F與S800 I/O相連，實時采集現場信號并將控制運算結果送到相應的信號輸出模件。
根據系統實際需要，共配置有3個S800 I/O站。每個S800 I/O站有12個槽（0~11），其中第0個槽插CI830模件，用于與Profibus-DP主站連接，并設定Profibus-DP從站地址；第1~11個槽可混插各種類型的I/O模件。
空氣壓縮機采用SIEMENS S7-400 PLC控制，氮氣壓縮機采用AB SLC5 PLC控制，通過標準TCP/IP協議以太網實現與主DCS系統的數據通訊。
