前 言
Simatic PCS7系统是西門子公司二十世紀九十年代開始推出的應用於中大型生產過程控製領域的功能豐富的新型集散控製係統；它采用現場總線技術，是全集成的過程自動化控製係統。
Simatic PSC7係統具有獨特的開放式平台，結合了DCS和 PLC 的優點，將兩者的功能緊密地結合在一起；Simatic PCS7係統采用了統一的軟件開發環境，控製層和操作層實現統一的變量管理，大大節省了程序員建構變量的時間；Simatic PCS7係統使用工藝分級（TH）配置，使用戶可以按照工廠的工藝分工進行組態，分為係統級（如車間）、子係統級（如工段）、設備級、儀表控製回路等級別。
該係統的先進實用性集中體現在以下幾點：先進的控製技術（現場總線技術）、實用安全的係統配置（冗餘電源及冗餘操作站及冗餘控製器）、友好的人機界麵（直觀、規範和契合運行習慣）、支持多種通訊協議如Profitbus，MPI，Industrial以太網等。
一：工藝情況概述
沈陽經濟技術開發區熱電廠新建工程，配置2台75t/h循環流化床鍋爐，1台12MW抽汽式汽輪發電機組，3台鍋爐給水泵, 2套除氧器和1套減溫減壓器。本次控製係統設計範圍包括以上工藝係統的熱工監控係統。
根據循環硫化床鍋爐對於一次風機，引風機，二次風機，給煤機及給水泵的要求較高的特點，故鍋爐係統根據實際需要引入了許多連鎖控製方案，有引風機連鎖，一次風機連鎖，給煤機連鎖，給水泵互動連鎖。由於引風機的特殊重要性，又引入了壓力高高限和液位低低限連鎖。
二：係統控製方案
3.1係統構成
由於設計是基於兩爐一機考慮的，兩爐一機大概有 800 多點，故本係統采用了西門子公司的性能非常可靠的 CPU417-4 H 作為中央控製器，基於安全生產的考慮，是雙機冗餘控製，雙處理器之間通過光纖環網進行通訊，當主CPU故障時，從處理器直接接管其一切工作。電源也采用冗餘配置，當一個電源模塊故障時，由於另一個電源的存在，並不影響CPU正常的工作。
係統的各個分布式控製站雙 IM153-2 的冗餘控製，每對 IM153-2 最多可以接八個輸入／輸出模塊，通過輸入／輸出模塊采集數據，將采集的數據送到分布式輸入／輸出站，再送至中央控製站進行處理，處理器決定該數據需進行什麼樣的處理，進行顯示,或者輸出相應的控製信號，再按照剛才的路徑返回至輸入／輸出模塊，這樣就實現了數據的采集，處理和交換；中央控製站與各分布式控製站之間通過 ProfiBus-DP 網進行通訊。其中1-4 號分布式輸入／輸出站為模擬量，5-6 號分布式輸入／輸出站為開關量。
係統配置了兩台操作站，中央控製站與操作站之間通過工業以太網進行通訊，而操作站之間通過 100Mbps的交換機進行通訊。PCS7 係統中的工程師站和操作員站之間是通過授權的不同來區分的，在同一台機器上，通過用戶和密碼的不同可以實現不同的操作和控製。
具體的硬件結構配置如下圖所示： 
3.2係統的典型控製策略
該係統共有除氧器壓力控製，除氧器液位控製，減溫減壓器壓力控製，減溫減壓器溫度控製，給煤機轉速控製，風機擋板開度控製，前減溫溫度控製，後減溫溫度串級控製以及汽包水位三衝量控製等控製方案。
該係統中典型的控製策略有單回路PID控製，串級PID控製以及三衝量控製。
我們在設計汽包水位三衝量控製策略時，將汽包水位作為主控製回路，主給水流量作為副控製回路，主蒸汽流量作為前饋量；對於後減溫溫度串級控製，我們將主蒸汽溫度作為主回路，將後減溫集箱溫度作為副回路。
3.3係統的連鎖策略
出於安全生產的考慮，本係統中納入了許多連鎖方案，共有如下幾種：
1．引風機連鎖
連鎖狀態下，當引風機未運行時，不允許啟動一次風機，二次風機和給煤機；引風機故障時，一次風機，二次風機，給煤機均應停止運行；當汽包壓力高於給定值或汽包水位低於給定值時，引風機應停止運行。
2．一次風機連鎖
連鎖狀態下，一次風機未運行時，不允許啟動二次風機和給煤機；一次風機故障時，二次風機和給煤機均應停止運行。二次風機故障時，引風機，二次風機和給煤機均正常運行，並不連鎖停車。
3．給煤機連鎖
連鎖狀態下，給煤機故障時一次風機，二次風機和引風機均停止運行。
4．給水泵連鎖
兩台給水泵為一用一備的配置，即將一台給水泵投入運行後，如果另一台給水泵投入連鎖，當第一台給水泵停止運行後第二台給水泵自動投入運行，當第二台給水泵停止運行後如果第一台給水泵已投入連鎖，則第一台給水泵自動運行，如果此時第一台給水泵未投入連鎖，則第一台給水泵並不自動運行。要想將兩台給水泵全部停止必須將連鎖全部摘除。
二期工程時，將使用三台給水泵，其邏輯連鎖為兩用一備。
5．自動開停車係統
自動開停車係統的設計給用戶提供了一些接口，比如可以輸入延遲時間等。
3.4係統的其他功能
PCS7係統除了具有其他如橫河公司CS1000係統，羅斯蒙特公司的Provox係統等DCS係統所具有的各種通用功能外，還具有自己的特點。
PCS7系统在報警記錄的處理上有其獨到的特點，它將報警信息分為多種，有incoming alarm list, outgoing alarm list, operation list, acknowledged alarm list, process alarms, journal list以及AlarmOneLine等。對於用戶進行PID控製的設定值改變，開關閥門等操作，都自動給以記錄，前提是進行了PID模板的組態之後。我們編程時基於這些考慮，在CFC中填寫報警信息時，注意將報警信息分類；同時，我們將電動門，風機，泵類的啟停操作也都記錄下來，以便分析事故原因時有章可循。
PCS7係統支持在線趨勢記錄的組態，操作員或者工程師可以任意選擇想查看的工藝點的趨勢曲線，任意選擇時間範圍，並可以將該曲線打印出來，這大大方便了操作員的操作和熱工人員的維護。
PCS7係統可以很方便的調用每一個工藝點，查看其相關的各種信息如該點的量程上下限、報警上下限等；還可以很方便的調用每一個PID控製模板，查看每一個PID控製的PID參數，控製作用輸出，相關的趨勢信息和報警信息等。
三：編程總結：
與以前的西門子公司的Step7不同的是，PCS7係統對於大多數的軟件編程均應用CFC進行編程，而並不是利用梯形圖或者語句表編程，對於利用CFC編程不太方便的地方，可以利用梯形圖或者語句表實現，然後將其作為一個FB或者FC嵌入到CFC中。PCS7係統在執行程序時，將CFC先全部編譯成SCL語言，再執行。
由於鍋爐係統中涉及到順序控製的地方並不多，而且都是比較簡單的順控，利用CFC完全可以實現，而且比較快捷，所以並沒有用到SFC。
但是就我們使用的經驗來看，SFC和CFC還是各有優點的，兩者可以形成互補。對於牽涉到順序控製比較多的地方，可以使用SFC，當然SFC所能實現的功能利用CFC完全可以實現，而CFC可以實現的功能SFC未必能實現，所以筆者認為還是CFC使用的更為普遍些。
我們認為PCS7係統對於OB塊的分類也比以前的係統更加科學，它提供了多種循環掃描塊，根據實際的需要，我們使用了OB32和OB35兩種循環掃描塊，對於不同的工作使用不同的掃描時間，而不再是將大多數程序都放在OB1中；而且，更加特殊的需要，PCS7係統提出了部分過程映象區的概念。
PCS7係統在操作層上最方便的地方之一就是，它通過Transfer可以將控製層的變量傳遞到操作層上，而且用戶可以自由選擇傳遞哪些變量，這節省了用戶建變量的時間，而且不容易出錯；方便地方之二就是，通過Transfer可以將在CFC中填寫的報警信息無一例外的送到操作層來，也就是說，PCS7係統對於報警的管理是統一的管理；方便地方之三是，它通過Transfer可以為用戶提供非常友好的操作界麵，避免了在WinCC以前的版本中需要用戶自己管理操作界麵變換的煩惱。
五：結束語
本次設計時，由於工期非常緊張，從組態到調試僅有兩個多月的時間，設計院給的許多資料不全，而且沒有提供控製方案的圖紙，一些設計完全是憑借經驗，這些都給我們的工作帶來了很多困難。但是在自身的努力和相關人員的配合下，我們的工作順利的完成了，並且順利地通過了調試。
本係統自從2003年1月上旬投入使用後，經過兩個月的運行後，非常平穩，從沒有因為DCS係統的原因造成任何事故。目前工藝運行也趨於平穩，一些自動控製也已投入使用，反映良好。當然由於工藝條件尚不完全具備，有些自動係統還沒有投入使用。但是我們相信隨著時間的推移，工藝條件日趨完善，操作人員對於鍋爐的脾氣也日趨了解，這些自動係統都一定可以投入使用。
參考文獻：
1． SIMATIC PCS7 產品控製係統，西門子（中國）有限公司
2． SIMATIC PCS7 on Tour 速成手冊，西門子（中國）有限公司
