近几年我国的钛白粉行业发展迅猛，国内对高档钛白粉的需求不断的提高。相应的对钛白粉生产的控制要求也越来越高。中间二氧化钛是氯化法钛白粉生产的过程中间产品，是生产不同用途钛白粉产品的基础原料。
【摘要】本文介绍了过程控制系统PCS7在中间二氧化钛（TiO2）生产过程控制中的应用，讨论了该控制系统中的硬件配置，控制网络和软件编程等内容。通过这几年的使用，该控制系统稳定可靠，实现了模拟仪表无法完成的复杂算法及管理功能，而且其性价比远高于模拟系统，特别适合化工工艺过程控制。
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引言
因此本文采用西门子过程控制系统PCS7，使得中间二氧化钛（TiO2）生产过程控制平稳，提高了产品的产量和质量。
1工艺简介
四氯化钛预热后，通过三氯化铝发生器进入氧化炉。同时，氧气经过预热后进入到氧化炉。在氧化炉里氧气与四氯化钛反应，生成中间二氧化钛（TiO2）和尾气。中间二氧化钛（TiO2）经过产品冷却器冷却进入袋滤器进行气固分离后，进入打浆脱氯罐，尾气返回氯化工序循环利用。打浆脱氯后的中间二氧化钛（TiO2）浆料进入后处理工序。
2硬件配置
鉴于氧化系统的重要性，充分考虑系统安全可靠性，采用以S7-400H为主控制器构成的PCS7冗余控制方案，中央处理器采用CPU414-4H，I/O处理单元采用ET200M。为了保证系统可靠性，电源和通信采用冗余配置方案，Profibus-DP总线采用PROFIBUS电缆，保证了系统安全等级需求。采用双控制器，双电源模块。双通信模块，对于系统中的重要监视点，采用了冗余AMT硬件。系统有无扰动切换功能。容错型和安全型可满足供电中断和故障保护等特殊要求。
3上位机系统
本系统的上位机系统使用WinCC控制，上位机系统和控制系统通过100Mbps的工业以太网络连接。上位机由操作站和工程站等主要设备组成。
工控机采有西门子工业计算机，型号为西门子RACKPCIL43，配置主流硬件，在稳定性，安全性上有很好的保障。
4模件配置
每个ET200M分布式I/O站的有源背板总线上插有2个IM153-2通信接口模块，分别通过2条独立的Profibus-DP现场总线与AS-400中央控制器进行实时通信。在系统运行过程中，当其中某一个IM153-2通信接口模块发生故障时，系统能自动地切换至另一个IM153-2通信接口模块，并可带电热插拔更换有故障的通信接口模块，不会影响到系统正常运行。
Profibus提供强大的系统级故障诊断能力，从总线系统的任意一点可通过Profibus-DP进行诊断、编程和控制，可以实时精确定位故障发生点和在线监控通讯负荷，并可通过人机界面实时显示。
现场的仪表所采集的信号中模拟量输入信号大多为4～20mADC的二线制和四线制信号，输出为4～20mADC信号，部分模拟量信号通过安全栅引入。数字量为干触点或有源信号。数字量的输出信号由带状态指示灯和外带保护二极管的继电器送至现场仪表。
5控制系统
S7-400H按照“热备份”模式（无冲击、出现故障自动切换）的活动冗余原理运行。只要没有故障，两个子单元都是活动的。如果发生故障，起作用的控制器全面接管过程控制。为了确保无冲击切换和快速可靠地交换资料，需要使用中央控制器连接。
冗余自动化控制站（AS414-4H）用于实现现场设备的运行状态监测、数据采集及处理、自动闭环回路控制、电气设备开关控制等系统控制功能。
SIMATICPCS7系统具有高度扩展能力、强大的综合通信能力、扩展的集成系统功能和易于执行的中央和分散结构。AS414-4H更采用了最新的冗余技术，两个CPU之间通过高速光纤同步专线相连，它可像标准PCS7系统那样进行处理、编程和设计。
6电源系统
电源系统将由24VDC的直流电源构成冗余的24VDC供电系统，直流电源都将具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求。任一路电源故障，将会自动切换，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。
直流电源系统由西门子SITOP电源构成冗余的供电系统。
7网络配置
在本系统中采用交换式工业以太网作为连接操作员站和自动化系统站的系统总线。通过CP-443-1通信处理模块，将S7-400H连接至工业以太网的通讯处理器。由于自身具有处理器，从而解除了CPU的通讯任务并减轻CPU的通信负载，还有助于另加连接
快速交换式工业以太网在工业以太网的通信协议基础上，将通信速率提高到了100Mbps。由于采用了全双工并行通信模式，允许站点同时发送和接收数据，通信速率可提高一倍。
8软件设计
系统的组态软件为SIMATICManager，所有的组态工作均在工程师站上完成。系统采用集中的、从上到下的组态方式，其中包含上位机的操作员站和工程师站配置、下位机的CPU设置、对应的I/O通道建立以及与他们想连接的网络配置，具有集中的、友好的人机界面。过程控制与监视采用图形化组态，方便易用。人机接口部分的组态软件是WinCC。
9WinCC组态
SIMENSPCS7系统采用了Microsoft的SQL2000作为WinCC数据库管理系统。
9.1CFC控制
CFC是一种简洁的图形组态工具，主要用于连续过程的自动化控制的组态，采用IEC-1131的标准。用CFC运行组态是以功能块为基础的，系统配置了很多预编程的功能块。因此，采用CFC可以完成很复杂的大型控制任务。
9.2顺序控制
SFC也是一种图形组态工具，它也采用了IEC-1131的标准。组态时首先画出顺序图，图中可选择顺序、并行分支、交替分支和回路等局部结构，用大小两种方块分别表示步骤（Step）和转移条件（Transition）。因此，可把CFC中的信号引入SFC中。CFC与SFC的交替使用，可以很方便地实现复杂的顺控任务。
10应用中应注意的问题
10.1系统接地
每个PLC柜的屏蔽条和系统地通过电源电线汇总到一起后接地。PCS7系统的每一个主要部件，如输入输出卡件、卡件安装机架、现场接线端子板等均设有接地端子。接地电阻要求小于4欧姆。
10.2ET200M分布式I/O站
现场控制站的ET200M分布式I/O站通过Profibus-DP现场总线与AS-400中央控制器实现通信，主要功能是采集现场I/O信号，通过ET200M的I/O信号接口将现场数字量或模拟量信号传送至中央控制器（CPU414-4H），同时将中央控制器发送来的控制信号送至现场。
11结束语
由于采用了自动化程度高且安全可靠的PCS7控制系统，使得中间二氧化钛（TiO2）的生产周期和产品质量都得到了较大程度的提高，包括本控制系统在内的氯化法集成技术获得了省科技进步一等奖，为氯化法钛白粉的生产的自动控制技术积累成熟的工业生产经验。
参考文献：
[1]西门子公司.《PCS7深入浅出》.2005.
[2]SIEMENS自动化与驱动信息与培训.2005.
