AUTOMATISIERUNGSSYSTEM FÜR DIE VINYLCHLORID-PRODUKTION IM SAJANSKER CHEMIEWERK OAO «SAJANSKCHIMPROM»

Bestimmungszweck Das Prozeßleitsystem ist für die Überwachung, Steuerung und den Havarieschutz bei der Erzeugung von chlorhaltigem Vinyl (VC) nach der Methode der Äthylenchlorung bestimmt und wurde als Ersatz für das vorhandene, moralisch veraltete Steuersystem entwickelt. Die VC-Produktion ist ein kontinuierliches Verfahren, das zweckdienlich in technologische Teilabschnitte aufgeteilt wurde:

Werkhalle für Vinylchloriderzeugung

Pyrolyse-Ofen (Stadium 500)

Projektierungsbeginn für das Prozeßleitsystem war der Januar 1999. Die Aufgaben wurden auf mehrere Etappen verteilt: 1. Etappe: Automatisierung des Stadiums 100/1 im Jahre 1999; 2. Etappe: Automatisierung der Stadien 100/2, 200/400 und 300/400 im Jahr 2000; 3. Etappe: Automatisierung der Stadien 500 und Verdichter-Kühlabteilung sowie Havarieschutz des Stadiums 500 im Jahre 2001; 4. Etappe: Automatisierung Stadium 600 und Realisierung des kompletten Havarieschutz-Systems in Übereinstimmung mit den russischen Sicherheitsvorschriften PB 09-170-97 im Jahre 2002; 5. Etappe: Einsatz einer neuen Verdichter-Kühlstation im Jahre 2004. Die Leittechnik wurde unter Verwendung der Hard- und Software des freiprogrammierbaren Systems PCS7 v5.1 realisiert. Das Automatisierungssystem eines jeden Abschnitts (100, 200/400, 300/400, 500, 600 und Verdichter-Kühlabteilung (VKA)) besteht aus einem Steuerschrank und zwei Operatorstationen mit 21-Zoll-Monitoren. Für das Stadium 100 ist ein zusÄtzlicher Steuerschrank (Stadium 100/2) vorgesehen, der die wirtschaftlichen Kennwerte bearbeitet. Das System enthÄlt vier SchrÄnke für die Stromversorgung, jeweils einen für zwei SteuerschrÄnke.

Struktur des Prozeßleit systems für die VC-Produktion

Als Hardware wurde das System SIMATIC S7-400 mit der CPU 416-2DP und der dezentralen Peripherie ET 200M ausgewÄhlt.
Ein Steuerschrank enthÄlt die Komponenten für den Havarieschutz. Dafür wurde eine redundante SIMATIC S7-400H mit der CPU 417-4H und der umschaltbaren dezentralen Peripherie ET200M ausgewÄhlt.

Die Schichtleiter-Stationen (NS1 und NS2) sind für die Überwachung aller technologischen Abschnitte bestimmt. Von hier aus kann der gesamte Ablauf der VC-Erzeugung beobachtet werden.
Die Archivierungs-Station (A) ist für eine dauerhafte Speicherung von Mitteilungen und Meßwerten bestimmt.
Von der Engineering-Station (ES) werden die CPU in allen Abschnitten programmiert und die Projekte auf den Operatorstationen verwaltet.
Alle Controller des Steuersystems und die Operatorstationen sind miteinander durch einen lokalen einschleifigen Lichtwellenfaser-Ring Industrial Ethernet verbunden. Um die ZuverlÄssigkeit des Systems zu erhöhen, werden die redundanten Teilnehmer an verschiedene optische Kommunikationsmodule (OLM) angeschlossen.

Gesamtanzahl der Signale des Prozeßleitsystems für die VC-Produktion:

Das Prozeßleitsystem für die VC-Erzeugung gewÄhrleistet eine zyklische Abfrage aller Geber mit Hilfe der Controller. Der Abfragezyklus betrÄgt: 100 ms für diskrete Geber, 200 ms für analoge Durchfluss-, Druck und Niveaugeber und 400 ms für analoge Temperaturgeber. Die maximale Zeitspanne zwischen der Aktualisierung einer Information auf den Operator-ArbeitsplÄtzen betrÄgt 2 s.
Im System sind unterbrechungsfreie Stromversorgungen für die Hardware-Tools der unteren Ebene und die Operatorstationen der oberen Ebene vorgesehen. Bei einem totalen Stromausfall ist der Betrieb der Controller noch für mindestens 2 Stunden sichergestellt.

1. Darstellung der Prozeß-Information auf den Bildschirmen der Monitore, auf Abruf oder programmgesteuert, in folgenden Formaten nach Auswahl des Operators: in Form von Übersichtsschaltbildern mit verschiedenem Detaillierungsgrad, auf denen der laufende Zustand des technologischen Prozesses und seine aktuelle Parameterwerte wiedergegeben werden; in Form zusammengefasster und detaillierter Havariezustands-Bilder sowohl des technologischen Prozesses als auch des Prozeßleitsystems; in Form spezieller Regelkreis-Bilder; in Form von Bedienprotokollen (Stunden-, Schicht-, Tages-,  Monatsprotokoll);

2. Signalisierung und Registrierung von Havarie- und WarnzustÄnden;
3. Überwachung der Bedienhandlungen des  Operators auf Übereinstimmung mit den Betriebsvorschriften und Schutz vor Fehlbedienung;
4. Bildung und Bildschirm-Ausgabe von Ereignisprotokollen, z.B.: Ansprechen der Warn- und Havarie-Signaleinrichtung, Störung von Gebern, Quittier-Meldungen, Annulieren von Abfragen, Deblockierung und StellungsÄnderung von Stellorganen;
5. Bildung und Darstellung von Diagrammen technologischer Variablen auf dem Display.

Übersichtsdarstellung "L601-1/3" (Verdichter-Kühlabteilung)

Um die geforderte ZuverlÄssigkeit zu gewÄhrleisten und die Fehlersuche und -beseitigung zu vereinfachen, enthÄlt das Prozeßleitsystem Software- und Hardware-Tools für seine Eigendiagnose. HardwareausfÄlle und Softwarestörungen werden im Ereignis-Archiv hinterlegt und auf einem gesonderten Diagnose-Bildschirm angezeigt.

"Diagnose-Bildschirm"
mit Detaill-Fenster für einen Modulfehler

Regelsystem Für die Regelung technologischer Parameter werden PID-Regler eingesetzt. Neben gewöhnlichen Regeln enthÄlt das System Kaskaden- und VerhÄltnisregler. Um den Bedienungskomfort bei der Inbetriebnahme zu verbessern, sind die Fenster für Reglereinstellungen auf gesonderten Übersichtsbildern angeordnet. Archivierung Um die Archivierung über einen lÄngeren Zeitraum sicherzustellen und eine zentralisierte Prozeß-Überwachung zu ermöglichen, werden in das Prozeßleitsystem für VC-Produktion neben den Operatorstationen die Schichtleiters- und die Archivierungs-Stationen einbezogen. Einsatzergebnisse Der Einsatz des neuen Prozeßleitsystems ermöglichte es, - die selbstÄndig ablaufenden Überwachungs- und Steuerungsfunktionen zu erweitern; - die ZuverlÄssigkeit des Havarieschutzsystems zu erhöhen; - die QualitÄt der Prozeß-Steuerung zu verbessern; - die Anzahl der Havariesituationen und GerÄteausfÄlle und die erforderliche Zeit für die Fehlersuche zu verringern; - dem Bedienungspersonal die Arbeit zu erleichtern; - die Operatoren besser zu kontrollieren.

PID-Regler