現xian代dai水shui泥ni生sheng產chan工gong藝yi設she備bei的de單dan機ji容rong量liang大da,生sheng產chan連lian續xu性xing強qiang,而er且qie生sheng產chan過guo程cheng要yao求qiu較jiao高gao的de快kuai速su性xing和he協xie調tiao性xing,為wei了le提ti高gao企qi業ye競jing爭zheng力li,自zi動dong控kong製zhi的de實shi施shi至zhi關guan重zhong要yao。自zi動dong控kong製zhi能neng保bao證zheng生sheng產chan穩wen定ding、提高質量、降低能耗、降低勞動強度以及減少環境汙染,同時,先進的生產控製管理,也要求有可靠的自動控製係統和完善的控製技術水平。 2005年10月至2006年4月,由南京凱盛水泥設計研究院設計的湖北老河口吉港寶石水泥有限公司1700t/d技改工程(濕改幹)和重慶金江水泥有限公司2500t/d水泥熟料新型幹法生產線先後用中控的WebField ECS-100控製係統進行組態調試。本文主要以重慶金江2500t/d水泥熟料新型幹法生產線為例介紹ECS-100係統在水泥工程項目中的應用。 係統概述 重慶金江水泥有限公司2500t/d水(shui)泥(ni)熟(shu)料(liao)新(xin)型(xing)幹(gan)法(fa)生(sheng)產(chan)線(xian)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)範(fan)圍(wei)是(shi)從(cong)原(yuan)料(liao)預(yu)均(jun)化(hua)及(ji)輸(shu)送(song)至(zhi)水(shui)泥(ni)包(bao)裝(zhuang)的(de)工(gong)藝(yi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)。控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)對(dui)原(yuan)料(liao)預(yu)均(jun)化(hua)及(ji)輸(shu)送(song)、生料配料、原料粉磨、廢氣處理、均化庫、生料入窯、預熱器、回轉窯、冷卻機、熟料儲存、煤粉製備、水泥粉磨及儲存、水泥包裝等主要生產工藝過程進行監視、操作和管理,從而達到生產正常運行,工藝設備穩定可靠的目的。 WebField ECS-100是中控WebField家族的主流產品,是一套麵向大中型過程控製的控製係統,係統對主控卡、數據轉發卡、控製網絡采用冗餘設計,在技術上保證了係統的可靠性和穩定性,有效保障了水泥正常生產的連續運行。係統I/O通道采用了點點隔離設計,使得故障麵縮小,可以克服因串擾產生的大麵積故障,從而減小損失,ECS-100還提供了Profibus-DP、Profibus-PA、MODBUS、OPC、DDE等通訊方案,係統的開放性好。 硬件構成 ECS-100係統硬件主要由4個部分組成:工程師站、操作站、控製站和通訊網絡。 本工程係統構成(如圖1)。
 圖1:係統構成圖 本控製係統一共分為五個現場站及一個遠程站,各現場站的控製範圍分別為: LCS01原料站的控製範圍主要包括生料配料、原料粉磨、廢氣處理至均化庫頂; RCS01原料遠程站控製範圍主要包括原料破碎、原料預均化及輸送; LCS02窯尾站的控製範圍主要包括均化庫庫底、生料入窯、預熱器以及回轉窯; LCS03窯頭站的控製範圍主要包括冷卻機、熟料儲存、煤粉製備及輸送; LCS41 1#水泥磨站和LCS42 2#水泥磨站的控製範圍主要為水泥配料,1#和2#水泥粉磨及儲存、水泥包裝; 工程師站和操作站 全廠設一個中央控製室,中央控製室配置一台工程師站(ES)和五台操作員站(OS),工程師站能夠對係統軟件組態調試,應用軟件的維護和管理,同時具備操作站的功能。操作員站按照操作區域分別為原料操作員站、窯操作員站、煤磨操作員站、水(shui)泥(ni)操(cao)作(zuo)員(yuan)站(zhan)一(yi)和(he)水(shui)泥(ni)操(cao)作(zuo)員(yuan)站(zhan)二(er),其(qi)中(zhong)任(ren)何(he)一(yi)台(tai)操(cao)作(zuo)員(yuan)站(zhan)都(dou)可(ke)以(yi)對(dui)生(sheng)料(liao)配(pei)料(liao)至(zhi)水(shui)泥(ni)包(bao)裝(zhuang)的(de)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)控(kong)製(zhi)。操(cao)作(zuo)員(yuan)可(ke)以(yi)在(zai)監(jian)視(shi)器(qi)上(shang)觀(guan)察(cha)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)各(ge)個(ge)部(bu)分(fen)的(de)流(liu)程(cheng)圖(tu)、各測點的動態參數、設備的運行狀態、重要參數趨勢圖、棒狀圖和報警等畫麵,監視和控製生產過程,從而實現對工藝過程的管理、監視和控製。 控製站主要由機櫃,機籠,供電單元,端子板和各類卡件組成。控製站是係統直接對現場進行I/O數據采集、控製運算、邏輯控製的核心單元,完成整個工業的實時控製過程。 通訊網絡 shuinishengchandekongzhixitongyingegekongzhizhanbijiaofensan,suoyiguochengkongzhiwangluodewendingxingduixitongdeanquanqidaolezhongyaodezuoyong,tongshiyeduiguochengkongzhiwangtichulejiaogaodeyaoqiu。bengongchengdeguochengkongzhiwangluocaiyonglerongyuguangxianhuanwang,shixianleshuangrongyu,dadatigaoleguochengkongzhiwangluoanquanxishu。 ECS-100係統通信網絡共分為三層: shangcengweixinxiguanliwang,caiyongbiaozhundegongyeyitaiwang,lianjielegegekongzhizhuangzhidewangqiaoyijiqiyeneigeleiguanlijisuanji,yongyugongchangjidexinxichuansongheguanli,ziyuanxinxidegongxiang,shishixianquanchangzongheguanlidexinxitongdao。zhichicaiyongdaxingshujukugongneng,bingkejiangbendikongzhixitonglianruqiyexinxiguanliwang; 中間層為過程控製網(SCnetⅡ),采用TCP/IP和IEEE802.3標準協議,高速冗餘光纖環網,直接連接了係統的控製站、操作站、工程師站、通訊接口單元等,是傳送過程控製實時信息的通道,具有很高的實時性和可靠性,通過掛接網橋,SCnetⅡ可以與上層的信息管理網或其它廠家設備連接; 底層為控製站內部I/O控製總線(SBUS),總線分為兩層,連接主控卡和數據轉發卡的是SBUS-S2總線,連接數據轉發卡和I/O卡件的是SBUS-S1總線,控製總線采用主控製卡指揮式令牌網,存儲轉發通信協議,是控製站各卡件之間進行信息交換的通道。 係統軟件及工藝流程控製的實現 係統軟件介紹 WebField ECS-100控製係統軟件功能強大,其中主要包括硬件組態軟件SConfig,圖形化組態軟件SControl,語言編程軟件SProgram,報表製作軟件SForm,I/O驅動Slink,實時監控軟件SView,回路調整軟件Sloop,故障診斷軟件SDiagnose等調試組態監控軟件。 通過軟件編程組態實現工藝控製 硬件組態軟件SConfig 硬件組態軟件SConfig大量采用Windows的標準控件,使操作保持了一致性。另外,SConfig還提供了強大的在線幫助功能,當用戶在組態過程中遇到問題時,隻須按F1鍵或選擇菜單中的幫助項,就可以隨時得到幫助、提示。 語言編程軟件SProgram SProgram編程語言,是ECS-100係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)站(zhan)專(zhuan)用(yong)的(de)高(gao)級(ji)語(yu)言(yan),工(gong)程(cheng)師(shi)站(zhan)用(yong)來(lai)開(kai)發(fa)複(fu)雜(za)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)的(de)平(ping)台(tai),有(you)流(liu)行(xing)的(de)編(bian)程(cheng)環(huan)境(jing),功(gong)能(neng)強(qiang),容(rong)量(liang)大(da),實(shi)時(shi)性(xing)強(qiang),可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao),麵(mian)向(xiang)控(kong)製(zhi)工(gong)程(cheng),簡(jian)單(dan)易(yi)學(xue),提(ti)供(gong)了(le)安(an)全(quan)檢(jian)查(zha)和(he)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)擴(kuo)充(chong)。 圖形化組態軟件SControl 圖形化組態軟件SControl集成了功能塊圖(FBD)編輯器,梯形圖(LD)編輯器,順控圖(SFC)編輯器,ST語言編輯器,數據類型編輯器,變量編輯器,自定義模塊(DFB)編輯器等功能。如何通過SControl軟件實現設備控製,滿足工藝操作要求呢? 把整個工藝係統按照生產流程分為5個(ge)功(gong)能(neng)區(qu),即(ji)原(yuan)料(liao)粉(fen)磨(mo)區(qu),生(sheng)料(liao)均(jun)化(hua)及(ji)燒(shao)成(cheng)區(qu),燒(shao)成(cheng)窯(yao)頭(tou)區(qu),煤(mei)粉(fen)製(zhi)備(bei)區(qu),水(shui)泥(ni)粉(fen)磨(mo)及(ji)存(cun)儲(chu)包(bao)裝(zhuang)區(qu),然(ran)後(hou)把(ba)各(ge)個(ge)功(gong)能(neng)區(qu)按(an)照(zhao)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)分(fen)成(cheng)若(ruo)幹(gan)個(ge)操(cao)作(zuo)組(zu),設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)設(she)有(you)工(gong)藝(yi)聯(lian)鎖(suo)關(guan)係(xi),並(bing)按(an)一(yi)定(ding)的(de)時(shi)序(xu)和(he)邏(luo)輯(ji)起(qi)停(ting),從(cong)設(she)備(bei)保(bao)護(hu)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa),設(she)備(bei)起(qi)動(dong)和(he)運(yun)行(xing)時(shi)分(fen)別(bie)有(you)起(qi)動(dong)允(yun)許(xu)條(tiao)件(jian)和(he)運(yun)行(xing)保(bao)護(hu)條(tiao)件(jian)。每(mei)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)既(ji)可(ke)以(yi)參(can)與(yu)組(zu)起(qi)動(dong),也(ye)可(ke)以(yi)單(dan)機(ji)起(qi)動(dong),這(zhe)樣(yang)使(shi)生(sheng)產(chan)調(tiao)試(shi)和(he)工(gong)藝(yi)操(cao)作(zuo)更(geng)加(jia)簡(jian)單(dan)方(fang)便(bian)。 水(shui)泥(ni)工(gong)程(cheng)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)種(zhong)類(lei)比(bi)較(jiao)多(duo),如(ru)普(pu)通(tong)電(dian)機(ji),變(bian)頻(pin)器(qi),高(gao)壓(ya)電(dian)機(ji),配(pei)料(liao)定(ding)量(liang)給(gei)料(liao)秤(cheng)等(deng),這(zhe)對(dui)組(zu)態(tai)編(bian)程(cheng)和(he)調(tiao)試(shi)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)是(shi)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。而(er)通(tong)過(guo)在(zai)自(zi)定(ding)義(yi)模(mo)塊(kuai)(DFB)編輯器,用梯形圖(LD)語言定義不同電機的功能塊,使程序模塊化。功能塊編輯完成後,用功能塊(FBD)語yu言yan,調tiao用yong不bu同tong的de功gong能neng塊kuai,按an照zhao工gong藝yi聯lian鎖suo關guan係xi和he設she備bei保bao護hu分fen別bie對dui每mei一yi組zu每mei一yi台tai設she備bei進jin行xing編bian程cheng組zu態tai,最zui後hou現xian場chang調tiao試shi,這zhe樣yang既ji可ke以yi加jia快kuai編bian程cheng組zu態tai速su度du,也ye降jiang低di了le現xian場chang調tiao試shi的de工gong作zuo量liang,提ti高gao了le編bian程cheng調tiao試shi的de工gong作zuo效xiao率lv。 實時監控軟件SVIEW SVIEW是基於WindowsNT/2000平台上的功能強大的全中文界麵組態軟件,提供開發和顯示畫麵,調度(scheduler)和VBA語言程序,在運行和組態之間可以很方便地進行切換和修改,同時保持實時報警和數據采集。 通過硬件組態軟件和圖形化組態軟件把下位機程序都做好之後,根據分組和SContorl軟件中組態的程序,可以把組的畫麵對照完成,然後再根據工藝流程圖,完成工藝控製流程畫麵的組態,其中包括電機顯示(用不同的顏色表示電機不同的狀態),工gong藝yi參can數shu如ru溫wen度du,壓ya力li等deng顯xian示shi,最zui後hou在zai數shu據ju庫ku中zhong根gen據ju工gong藝yi要yao求qiu和he設she備bei保bao護hu要yao求qiu設she置zhi報bao警jing,能neng夠gou實shi時shi顯xian示shi和he曆li史shi查zha詢xun,組zu態tai曆li史shi趨qu勢shi和he操cao作zuo日ri誌zhi等deng在zaiSVIEW軟件中也可很方便的設置組態(如圖2)。
 圖2:SVIEW 組態畫麵 OPC通訊 OPC技術是OLE技ji術shu在zai過guo程cheng控kong製zhi中zhong的de應ying用yong,它ta為wei開kai發fa應ying用yong程cheng序xu的de不bu同tong廠chang商shang提ti供gong了le一yi項xiang共gong同tong遵zun循xun的de通tong信xin標biao準zhun,從cong而er大da大da減jian少shao了le在zai係xi統tong集ji成cheng過guo程cheng中zhong的de重zhong複fu開kai發fa,並bing提ti高gao了le控kong製zhi係xi統tong的de性xing能neng。 湖北老河口吉港寶石水泥有限公司1700t/d技改工程在化驗室裏采用了武漢工業大學開發的水泥生料率值控製係統,要求在化驗室中通過率值控製係統分析出來的生料配比通過OPC軟件通訊上傳至DCSkongzhixitong,jipeibixiugaiyouhuayanshicaozuokongzhi,tongshishengliaolvzhikongzhixitonghaixuyaoduimojideyunxingxinhaojixianchangpeiliaochengdeliuliangxinhaojinxingjiankong,yibianfenxirumogezhongshengliaoshijidepeibi,congerzaixiayicidepeibizhongduiwuchajiaodadeshengliaojinxingpeibidetiaozheng。 把通訊網絡搭建好後,在中控室工程師站安裝中控OPC Server,在化驗室水泥生料率值控製係統中安裝率值控製係統的OPC Client,成功鏈接後OPC Client就可以讀取DCS係統中所有的數據,把水泥生料率值控製係統需要的變量名及其含義告知,由水泥生料率值控製係統進行組態配置,同時在DCSxitongzhongbianchengshixianhuayanshizidongpeibixiugaihezhongkongshoudongpeibixiugailiangtaochengxu,congershixianlepingchangshiyouhuayanshizidongshengchengshengliaopeibi,teshuyuanyinshigaiweizhongkongshoudongpeibi。tongguoOPC通訊實現化驗室直接生料配比,不僅減輕了中控操作的負擔,同時也提高了生料的合格率,為熟料高合格率打下了堅實的基礎。 報表編製 報表編製軟件使用簡單,打開軟件,像使用Excel一樣的方便編輯報表格式,然後引用時間和位號,通過事件的定義報表輸出即可完成報表組態。SVIEW同時也提供VBA編程直接通過ADO對象直接輸入報表至Excel顯示和打印的功能。 回路調整軟件 PID回路控製能平穩、迅速、準確地自動調節現場的相關設備,使溫度、壓力、倉重等參數穩定在一定範圍內,即提高了係統的穩定性,又提高了響應速度.滿足了工藝需要。在此以均化庫底充氣循環及控製穩流小倉倉重PID回路控製為例來說明。 junhuakudideshengliaowenliucangcangzhongduiruyaoshengliaoliangdewendingxingqidaolezhongyaodezuoyong,ruguonengbaozhengcangzhongwendingzaimouyifanweinei,ruyaoshengliaoxialiaoliangjiuhuiwending,erwendingwenliucangzhongzhongyaodeshikongzhijunhuaku6大區的卸料閥開度,均化庫在下料的同時還要進行庫底均化循環,達到均化庫中生料的效果(如圖3)。
 圖3:穩定穩流倉重重要的是控製均化庫6 大區的卸料閥開度 均化庫底一共有6個充氣均化區,每個充氣均化區有3個充氣閥分別為A、B和C和一個流量控製氣動閥,其中中間充氣閥B兼顧卸料。均化循環卸料時同時開啟相對的兩個區,每個區隻開2個充氣閥,即每次共開4個充氣閥,並且卸料充氣B閥必須開啟,每個完整大循環要完成6次ci卸xie料liao區qu的de切qie換huan。從cong一yi區qu至zhi六liu區qu的de按an照zhao設she定ding循xun環huan時shi間jian的de循xun環huan開kai啟qi,在zai兩liang個ge卸xie料liao區qu之zhi間jian切qie換huan時shi設she有you一yi個ge重zhong疊die充chong氣qi時shi間jian,保bao持chi卸xie料liao的de連lian貫guan性xing。在zai卸xie料liao區qu充chong氣qi循xun環huan的de同tong時shi,同tong時shi該gai區qu的de流liu量liang控kong製zhi氣qi動dong閥fa根gen據ju倉cang重zhong設she定ding和he實shi際ji倉cang重zhong進jin行xingPIDhuilukongzhitiaojiekaidu,qitameiyouchongqixieliaodeliuliangkongzhiqidongfazidongguanbi,yiyanchangliuliangkongzhiqidongfadeshiyongshouming。zhongkongcaozuoyuankezixingshedingchongqixunhuanshijian ,zhetaoxitongtongshihaijubeishoudongkongzhidegongneng。gaikongzhihuilujinengkongzhiwenliucangcangzhongbaochizaiyigefanweizhinei,qidaowendingweiliaodezuoyong,youdadaoshengliaojunhuadexiaoguo,manzulegongyiyaoqiu。 通過上述的硬件組態和軟件編程,完成從原料預均化及輸送至水泥包裝生產線上所有電動機和其它各種用電設備的順序邏輯控製、過程參數檢測、顯示、回路調節等功能,操作員在中央控製室對上述範圍生產線進行監視、管理和操作控製。 結束語 該係統自投運以來,運行可靠、穩定,操作簡單靈活,維護方便,無論是硬件的可靠性,還是軟件的可操作性、易用性都是較佳的。兩個水泥廠投產後短時間內即達產,目前生產穩定正常,係統產生了良好的經濟效益和社會效益。 |