【前言】

華hua新xin水shui泥ni股gu份fen有you限xian公gong司si在zai國guo內nei乃nai至zhi世shi界jie水shui泥ni生sheng產chan企qi業ye中zhong名ming列lie前qian茅mao，在zai水shui泥ni生sheng產chan過guo程cheng控kong製zhi係xi統tong中zhong
，運yun用yong的de電dian氣qi自zi動dong化hua技ji術shu及ji相xiang關guan係xi統tong產chan品pin的de檔dang次ci質zhi量liang，特te別bie是shi控kong製zhi係xi統tong軟ruan件jian和he硬ying件jian配pei置zhi方fang案an及ji係xi統tong應ying用yong體ti現xian的de能neng力li和he水shui平ping，體ti現xian了le高gao度du的de延yan續xu性xing和he前qian瞻zhan性xing。

 

 

【正文】

水泥生產過程控製係統在功能分配上同時又是分級式層次結構，高層次是過程控製級，低層次是基礎自動化級。
　　 基礎自動化級，主要進行電氣自動控製和儀表自動控製，對工藝設備過程信息進行檢測、顯示

、記錄及數據初步處理，執行設備運轉控製及工藝設備過程自動調節、超限報警。
　　 過程控製級，主要完成生產過程優化控製、操作指導、數據處理和存儲
，與上級管理計算機及其它計算機之間的數據通信。

在華新水泥，過程自動化控製係統采用4級網絡係統：
　　 ·以太網――批量控製服務器和操作站的數據傳輸
　　 ·工業以太網――係統總線
，操作站和控製器間的數據傳輸
　　 ·PROFIBUS-DP――係統I/O總線，控製器與I/O站間的數據傳輸
　　 ·PROFIBUS-PA――係統與PA智能儀表的數據傳輸

 

華新水泥生產過程自動化控製係統依照水泥生產工藝流程，按如下子係統控製站分布（以下WINCC畫麵截屏，以華新水泥（陽新）公司一期6000T/D熟料生產線為例）：

 

1．  石灰石破碎控製站：石灰石破碎及輸送；

 

2．  原料磨控製站：原料進廠均化及輸送

、原料配料、原料粉磨、電收塵
、生料入庫、水泵房；

 3．  窯尾控製站：廢氣處理（高溫風機
、增濕塔）、生料均化、生料入窯、窯尾塔架（預熱器、分解爐）、燒成窯中
、空壓機站
；

 

 

4．  窯頭控製站：熟料冷卻（篦冷機）、熟料入庫、原煤輸送
、煤磨
、煤粉秤；

 

 

5．  水泥磨控製站：熟料配料、水泥粉磨、水泥入庫
、
；

 

 6．  包裝控製站：水泥輸送
、水泥包裝、散裝輸送、袋裝輸送、外運碼頭；

 

 

上位機采用WINCC進行組態。人機界麵主要設計有以下內容:

(1) 係統工藝流程顯示:依據設備係統工藝流程圖，按照功能組區域劃分;
(2) 調節係統、調節畫麵:回路手操站，調節參數與參數趨勢的集中顯示;
(3) 重要參數趨勢顯示:有實時趨勢與曆史趨勢兩種顯示;

(4) 全局報警顯示:係(xi)統(tong)按(an)照(zhao)功(gong)能(neng)區(qu)分(fen)為(wei)若(ruo)幹(gan)個(ge)報(bao)警(jing)組(zu)
，各(ge)個(ge)報(bao)警(jing)組(zu)的(de)報(bao)警(jing)窗(chuang)口(kou)分(fen)布(bu)於(yu)相(xiang)應(ying)功(gong)能(neng)顯(xian)示(shi)窗(chuang)口(kou)的(de)上(shang)方(fang)

，全(quan)局(ju)報(bao)警(jing)顯(xian)示(shi)提(ti)供(gong)集(ji)中(zhong)查(zha)看(kan)係(xi)統(tong)所(suo)有(you)報(bao)警(jing)的(de)能(neng)力(li)，或(huo)按(an)優(you)先(xian)級(ji)、報警組過濾查看，並具有全局報警確認。

 

 

通常情況下，石灰石破碎控製站使用一個西門子SIMATIC S7-300站（315-2 DP）進行控製，其餘各個控製站使用一個西門子SIMATIC S7-400站（416-2 DP）進行控製。依照現場設備及工藝布局的具體情況，可以將窯尾控製站和窯頭控製站合並為一個控製站；將水泥磨控製站和包裝控製站合並為一個控製站。

以上每個子係統均通過西門子不同的通訊模塊連接在同一個工業以太網上。在窯線主要生產控製部分


，采用工程師站及服務器/客戶機結構

，運用若幹數量的人機界麵（操作員站）完成對生料
、熟料、水泥生產過程自動化控製係統的監視和控製。並且，管理人員能夠使用IE瀏覽器，利用WINCC中的Web Navigator，通過網關，對生產線的監視和控製進行實時瀏覽。

 

1．控製係統設計的總體目標
　　·提高水泥生產的自動化水平
；
　　·實現實現水泥生產係統的高品質運行，提高運行經濟性；
　　·提高運行人員工作效率，滿足整個係統運行全能值班要求；
　　·提高效益，降低能耗。

2．係統設計及應用時的設計思想
　　

1) 功能設計：體現DCS建成後的自動化程度、處理事故能力（報警、分析、指導
、處理等）及先進的控製策略等，以最大限度提高效益，降低能耗為設計思想。

具體如下：
　　對象控製
　　·按工藝流程的自動化過程由DCS係統協調完成，達到平衡。
　　·保障係統安全、可靠
、高效運行和啟停。
　　提高水泥生產係統運行的技術經濟效益
　　·實現高自動化投入率
，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。
　　完善的操作指導和事故分析手段
　　·係統運行工況可由很多監測參數反映出來，當運行工況出現異常時

，提供相關參數、趨勢、圖表等高效方式通知運行人員及時處理。
　　·操作記錄打印、報警打印、事故追憶打印、周期性報表等功能，有助於係統日常管理和事故分析。
　　·高效、便捷的係統在線維護。
　　

2) 係統設計：體現DCS的高可靠性
、先進性

、易維護、易組態等為設計思想。具體如下：
　　可靠性設計：
　　·所有部件標準化
、通用化、模塊化。
　　·控製係統按分層、分散、自治的原則。
　　·所有I/O模件均為智能化設計
，采用隔離措施，具有高共模抑製比和差模抑製比。並具有軟件數字濾波和消除偶發幹擾的措施。
　　維護性設計：
　　·可帶電插拔。
　　·係統自診斷至通道級。
　　·選用模塊化的功能組態軟件，提高軟件透明度。
　　擴展性設計：
　　·采用工業以太網網絡結構，通訊速率100MBPS
，主幹網采用冗餘環網，個子站通過雙絞電纜掛接在主幹網絡上，有極強的通訊擴展能力。
　　·提供與其它係統的通訊接口，如工業以太網
、PROFIBUS DP或MODBUS。
　　開放性設計：
　　·支持國際標準數據接口，如OPC、ODBC
、OLE、DDE、SQL等。
　　·標準MIS數據接口站，與廠級MIS互聯。

華新水泥為什麼選擇SIEMENS PCS7?
　　

●水泥生產各個車間和工段互不幹擾，但它必須實現相互之間的通訊
，完成交換數據，從而保證連鎖要求；
　　 ●係統有大量的離散輸入/輸出數據
，以及少量的模擬輸入/輸出；
　　 ●部分離散輸入/輸出需要高掃描速度；
　　 ●部分重要過程傳感器需要係統能夠實現優化處理，也可以實現人工設置；
　　 ●工藝相對簡潔，設備數量多

；
　　 ●係統方便地與隨機控製設備（PLC）的連接
、通訊
；
　　 ●控製係統必須有很好的兼容性
；
　　 ●控製係統可靠性高，有自診斷和冗餘功能
　　 ●TIA的理念和強大的係統軟件功能　　

 

PCS7是一種模塊化的基於現場總線的新一代過程控製係統，結合了傳統DCS和PLC控製係統的優點
，將兩者的功能有機的結合在一起。係統的所有硬件都基於統一的硬件平台；所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下
，有同樣統一的軟件平台。係統大量采用了新技術
，在網絡配置上，使用標準工業以太網和PROFIBUS網絡。由於PCS7消除了DCS和PLC係統間的界限，真正實現了儀控和電控的一體化，充分體現了全集成自動化的特點，使得係統應用範圍變廣
，是一種適用於現在、麵向未來的開放型過程控製係統。   

PCS7擁有良好的用戶界麵及強大的係統功能塊庫，能大大節省係統編程組態的時間和費用。
　　·係統的所有硬件都基於統一的硬件平台, 所有軟件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下, 具有同樣統一的軟件平台。
　　·係統大量采用了新技術, 在網絡配置上使用標準的工業以太網和 PROFIBUS 網絡。
　　·通過冗餘的 10 Mbps 光纖環網(工業以太網)相連接,分別將信號傳送至中央控製室, 全廠主要設備的開
、停和故障信號都將在過程控製係統和中央控製室顯示。
　　·采用 SIEMENS 高速以太網光纖通信模塊 OSM, 大大加強了網絡抗電磁幹擾的能力, 省去了采用普通雙絞線連網所必須考慮的防雷擊及過電壓保護的措施, 使得控製係統安全可靠, 風險係數大大降低。
　　·自動化係統的現場控製站采用帶有帶電熱插拔特性的 SIMATIC ET200M 分布式輸入/輸出控製站,允許控製站中的信號模塊在係統運行的情況下插拔, 而無需停止係統,大大提高了係統的可靠性。
　　·係統所有的分布式遠程I/O分站和低壓保護裝置、高壓保護裝置、執行機構、變頻器
、現場控製器等通過PROFIBUS-DP現場總線與係統控製器進行通信，最高通信速率可達12Mbps。

 

 

1． 硬件組成
　　華新水泥生產過程自動化控製係統的硬件包括：1個西門子SIMATIC 300站和5個（最少為3個）西門子SIMATIC 400站。（各個站包括1個電源模塊、1個CPU、1個工業以太網通訊接口模塊和數量不等的ET200M
、模擬量輸入

、模擬量輸出
、開關量輸入、開關量輸出模塊）、1台工程師站計算機和1組服務器對及若幹台工控計算機、2個西門子CP1613網卡、1台MIS服務器。

2、 軟件組成
　　華新水泥生產過程自動化控製係統的軟件包括：Windows 2000 Server 英文版操作係統、西門子PCS7編程軟件和CEMAT水泥行業專業軟件。

 

3、 係統配置（見附圖）
　　華新水泥生產過程自動化控製係統中各個現場控製站通過西門子工業以太網通訊模塊連接在同一個SIMATIC工業以太網（采用光纖熔接為環形網絡，如下圖中綠線所示）上完成控製功能
，同時服務器通過西門子CP1613網卡、若幹台工控計算機也通過經RJ45屏蔽雙絞線由普通網卡到交換機或中控室的OSM TP62連接到此SIMATIC 工業以太網上完成監視和操作功能。其中，原料磨控製係統的SIMATIC 400站通過工業以太網與石灰石破碎控製係統的SIMATIC 300站交換數據，同時原料磨控製係統的SIMATIC 400站通通過工業以太網與窯尾控製係統和窯頭控製係統的SIMATIC 400站交換數據。而且，SIMATIC 400站基於PROFIBUS-DP/PA網絡，連接現場遠程控製站
、PROFIBUS-DP設備（低壓保護裝置、高壓保護裝置
、執行機構、變頻器
、現場控製器等）或PROFIBUS-PA儀表（溫度變送器、壓力變送器）。

 

 

 

 

 

 

 

上圖為華新水泥（襄樊）公司控製係統圖

 

4
、 硬件評估
　　SIMATIC 工業以太網是德國西門子公司開發的一種基於TCP/IP協議的標準以太網，它的優點是連接簡單、便於擴展
、速度快、兼容性好。華新水泥生產過程自動化控製係統在主站監控級網絡采用SIEMENS Industrial Ethernet，在設備級網絡采用PROFIBUS-DP。華新水泥采用室外重鎧六芯62.5um/125um光纖作為SIMATIC 工業以太網的連接介質
，有效地實現了工業以太網數據傳輸過程中的抗幹擾功能，保證了係統運行的可靠性。

PROFIBUS作為一種總線標準
，具有開放
、國際化、不依賴於設備生產商等特點，由其構成的兼容網絡係統，可應用於不同的場合，分別是PROFIBUS-FMS，提供強有力的通信功能
；PROFIBUS-DP，用於傳感器和執行器級 的高速數據傳輸；PROFIBUS-PA

，用於安全性較高的場 合
，允許對設備進行完全的內部操作。SIMATIC Profibus DP網是西門子公司開發的一種基於現場總線技術的設備網，它的特點是可以在PLC（可編程序控製器）與現場設備（如變頻器、工業鍵盤
、智能儀表、分布式I/O站等）之間交換數據。華新水泥生產過程自動化控製係統采用西門子專用DP/PA線作為Profibus DP/PA網的連接介質。　　

華新水泥自2002年起至今，大規模使用PROFIBUS技術。在華新，各條水泥大約使用DP設備200台
，PA儀表100台。

PROFIBUS 是目前國際上通用的現場總線標準之一，以其獨特的技術特點、嚴格的認證規範、開放的標準、眾多廠商的支持和不斷發展的應用行規，已成為最重要的現場總線標準。它符合：- IEC 61158 國際標準 和- JB/T10308.3-2001(中國標準2001 年) 。  

PROFIBUS 協議包括以下主要部分：
· PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式

，主要應用於製造業自動化係統中單元級和現場級通信。
· PROFIBUS PA：電源和通信數據通過總線並行傳輸，主要用於麵向過程自動化係統中單元級和現場級通訊。

PROFIBUS技術與傳統集中控製比較，在係統設計、安裝調試、維護及擴展方麵都具有十分明顯的優勢：

· 12M 的通信速率和可靠的通信質量
· 適用多種通信介質(電、光、紅外、導軌以及混合方式)
· 靈活的拓撲結構
，支持線型
、樹型、環型結構以及冗餘的通信模型
· 強大的通信功能，支持基於總線的驅動技術和符合IEC61508 的總線安全通信技術
· 先進的網絡規模(最多支持126 個總線站，網絡規格可達90 公裏)

 

采用PROFIBUS技術後，與傳統的電控係統比較
，係統具有以下幾個特點：
　　·係統設計更加方便
、清晰----負載饋電器的使用
，免去了電機保護開關
、接觸器及與 PLC輸入/出的大量原理圖
、接線圖的設計，出圖量大幅 度減少
，ET200M模塊化組件的使用，也使櫃(箱)內布 線、設計更為簡便，加快了控製係統設計、生產周期。
　　·安裝簡單、快捷----在不采用任何工具的情況下，接口模塊和端子模塊卡在導軌上，完成接線後，電子模塊、電源模塊
、負載饋電 器模塊“即插即用”。
　　·組態、調試更加容易----無須其他特殊軟件
，在S7軟件包中，用鼠標拖拉即可完 成PROFIBUS-DP的組態。不需額外費用，設備故障就可通過總線報告，故障定位更加方便。
　　·維護簡單----劃分子站和模塊化組件的使用
，以及強大的故障診斷能 力
，都為日後設備維護帶來極大的便利。
　　·便於擴展和信息集成----PROFIBUS的使用將孤立的單元設備帶進了信息化網絡中, 為今後係統擴展和企業綜合自動化的實現打下良好的基礎。
　　·最終用戶工程造價降低----PROFIBUS技術的使用，節省了大量的線纜、橋架、端子 排、櫃體等，培訓和維護費用減少，這些都降低了工程總造價。

 

SIMATIC 400站是西門子公司的拳頭產品，無論在控製速度、控製精度還是抗幹擾性
、靈活性各方麵講都處與PLC產品的領先地位。

 

5
、 軟件評估
　　PCS7是西門子公司為S7-400係列PLC設計的編程軟件，它能完成龐大的邏輯控製和複雜的調節控製；它的組織塊
、功能塊、數據塊相結合的編程思想可以隨心所欲地實現各種控製要求；它的時間中斷組織塊可以實現短到10ms長到5s的快速中斷請求；它的符號表（Symbol）可以方便進行程序注釋。

 

SIMATIC PCS 7 ——一個真正的現代DCS係統

HMI

 

6、 疑難與解答

1） 標準化編程
　　大(da)型(xing)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)很(hen)難(nan)一(yi)個(ge)人(ren)完(wan)成(cheng)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)很(hen)多(duo)人(ren)的(de)分(fen)工(gong)與(yu)合(he)作(zuo)。標(biao)準(zhun)化(hua)編(bian)程(cheng)就(jiu)是(shi)要(yao)使(shi)軟(ruan)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)編(bian)寫(xie)的(de)程(cheng)序(xu)整(zheng)齊(qi)劃(hua)一(yi)，通(tong)用(yong)性(xing)和(he)可(ke)讀(du)性(xing)強(qiang)，除(chu)了(le)作(zuo)者(zhe)本(ben)人(ren)的(de)閱(yue)讀(du)者(zhe)也(ye)能(neng)輕(qing)而(er)易(yi)舉(ju)地(di)理(li)解(jie)作(zuo)者(zhe)的(de)編(bian)程(cheng)思(si)想(xiang)和(he)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)。這(zhe)樣(yang)不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)使(shi)編(bian)程(cheng)人(ren)員(yuan)不(bu)再(zai)糾(jiu)纏(chan)編(bian)程(cheng)的(de)枝(zhi)節(jie)問(wen)題(ti)
，縮(suo)短(duan)編(bian)製(zhi)程(cheng)序(xu)的(de)時(shi)間(jian)

，集(ji)中(zhong)精(jing)力(li)解(jie)決(jue)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)的(de)工(gong)藝(yi)上(shang)的(de)問(wen)題(ti)
；而er且qie有you利li於yu維wei護hu人ren員yuan對dui程cheng序xu的de理li解jie，為wei生sheng產chan保bao駕jia護hu航hang提ti供gong了le更geng加jia寶bao貴gui的de經jing驗yan。標biao準zhun化hua編bian程cheng的de實shi現xian是shi多duo方fang麵mian的de
，首shou先xian根gen據ju設she計ji圖tu紙zhi編bian製zhi各ge係xi統tong的de點dian號hao表biao（用EXCEL表格）；再根據點號表編製STEP7符號表（SYMBOL）；再根據點號表找出各控製設備的輸入/輸出點號，據此定義下列STEP7使用的點號：模擬手/自動轉換選擇開關；啟動按鈕
、停止按鈕（對單線圈的泵或電磁閥）；開啟按鈕
、關閉按鈕、停止按鈕（對雙線圈的電動閥）；手動輸出值
、給定值
、比例係數、積分時間（對PID調節閥）；再根據各控製設備的輸入/輸出點號和中間線圈點號編製各控製設備的手動程序；最後根據設計說明書編製各控製設備之間的邏輯連鎖程序
，即自動程序。

　　

2） 數據通訊。
　　這裏的數據通訊包括SIMATIC 400 PLC與SIMATIC 400 PLC之間
，SIMATIC 400 PLC 與SIMATIC 300 PLC之間的數據通訊。其中，SIMATIC 400 PLC與SIMATIC 400 PLC之間是通過SIMATIC 工業以太網通訊，編程使用FB205（FR_AGSEN/發送數據功能塊）和FB206（FR_AGRCV/接收數據功能塊）；SIMATIC 400 PLC 與SIMATIC 300 PLC之間的數據通訊也采用相同的方法處理。值得注意的是FB205（FR_AGSEN/發送數據功能塊）和FB206（FR_AGRCV/接收數據功能塊）必須在OB35（100s時間中斷組織塊）中調用。

 

3） PID調節
　　水泥生產過程中有很多控製對象，諸如係統風力壓力、物料流量等都需要穩定的值。以前這些模擬量的調節采用智能儀表，現在有了西門子SIMATIC 400 PLC就可以取代這些智能儀表
，PID調節在STEP7中使用FB513（連續PID調節控製）
；在WINCC中使用PID調節器的操作麵板，完成PID調節控製中的手/自動切換、給定值輸入、手動輸出值輸入
、PID參數（比例係數
、積分時間）輸入等功能。

4)畫麵強製
　　大(da)型(xing)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)涉(she)及(ji)的(de)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)很(hen)多(duo)，控(kong)製(zhi)工(gong)藝(yi)複(fu)雜(za)
，導(dao)致(zhi)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)邏(luo)輯(ji)連(lian)鎖(suo)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)，主(zhu)要(yao)設(she)備(bei)動(dong)作(zuo)的(de)諸(zhu)多(duo)條(tiao)件(jian)很(hen)難(nan)同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)。為(wei)了(le)調(tiao)試(shi)程(cheng)序(xu)的(de)需(xu)要(yao)，在(zai)畫(hua)麵(mian)上(shang)增(zeng)設(she)許(xu)多(duo)選(xuan)擇(ze)開(kai)關(guan)，當(dang)某(mou)開(kai)關(guan)置(zhi)“1”時(shi)，就(jiu)假(jia)設(she)此(ci)條(tiao)件(jian)滿(man)足(zu)。當(dang)所(suo)有(you)條(tiao)件(jian)滿(man)足(zu)時(shi)，程(cheng)序(xu)就(jiu)可(ke)以(yi)對(dui)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)，而(er)不(bu)必(bi)等(deng)待(dai)實(shi)際(ji)條(tiao)件(jian)滿(man)足(zu)。在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)有(you)時(shi)某(mou)設(she)備(bei)出(chu)現(xian)臨(lin)時(shi)故(gu)障(zhang)，為(wei)不(bu)影(ying)響(xiang)正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)
，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)畫(hua)麵(mian)上(shang)強(qiang)製(zhi)
，繼(ji)續(xu)生(sheng)產(chan)，直(zhi)到(dao)設(she)備(bei)修(xiu)好(hao)，再(zai)把(ba)強(qiang)製(zhi)解(jie)除(chu)即(ji)可(ke)。

 

5)SIMATIC Web Navigator：
　　

 

 

                                            

    Web Navigator 軟件包可使用戶通過Internet或局域網同過IE瀏覽器直接訪問WINCC過程畫麵。客戶端無須安裝WINCC應用程序，所有WINCC應用都位於服務器上，因此降低了對客戶端的係統要求。通過Web Navigator 可實現辦公室與現場的數據實時交換


，滿足當前對現代化DCS係統的基本要求。同時隻需要較少的軟硬件配製就可同時滿足50個操作員站。由於此功能是通過Internet來實現，所以安全性是必須考慮的問題。

 

 

 

 

 

 

 

（上圖為華新水泥（襄樊）公司Web Navigator的窯頭畫麵）    

 

　　

由於華新水泥項目中使用了大量的Profibus通tong訊xun，且qie第di三san方fang設she備bei較jiao多duo。最zui初chu十shi分fen擔dan心xin設she備bei的de混hun合he通tong訊xun以yi及ji現xian場chang設she備bei間jian的de相xiang互hu幹gan擾rao。但dan在zai實shi際ji使shi用yong過guo程cheng中zhong

，深shen刻ke的de體ti會hui到dao現xian場chang總zong線xian技ji術shu所suo帶dai來lai的de方fang便bian。同tong時shi也ye感gan覺jiao到dao西xi門men子ziPCS7的開放性對華新水泥過程控製係統項目的幫助。由於第三方設備較多
，因此使用大量的自編寫的CFC功能塊
，但是正是由於PCS7的開放性能夠為這些CFC功能塊生成相應的BlockIcon、FacePlate、報警信息等DCS係統所必須的功能；bujindisanfangshebeikeyizheyangchuli，yixiebijiaofuzadegongyiguochengyecaiyongletongyangdefangfa
，qudelemanyidexiaoguo，dedaofengongsishengchanweihurenyuandehaoping。zaitongxuntiaoshiguochengzhongfaxian
，tiaoshishebeitongxunshiyingzhuyixitongdejiedi，tongxundianlandeduanlu
，xitongdedengdianweidengyinsudouhuidaozhixitongzongxiandetanhuan。

 

（近年投運窯生產係統以SIEMENS的PCS7+CEMAT為主）

 

宜都公司1#窯及2#窯----------PCS7 V5.2                    

（一期於2003年2月，原為PCS7 V5.1采用SYBASE數據庫；

二期於2005年9月，使用PCS7 V5.2，將原一期同步升級，均采用SQL數據庫）

陽新公司1#窯及2#窯----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                     

（一期於2004年3月
，

二期將於2006年9月投運，並將一期項目合並
，）

恩施公司----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                    

（2004年9月）

武穴公司1#窯----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                    

（2005年4月）

西藏公司----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                    

（2005年7月）

蘇州金貓8#窯----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                    

（2005年9月）

武漢粉磨站----------PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0                    

（2006年3月）

雲南昭通公司----------PCS7 V6.1 + CEMAT V6.1                    

（2006年5月）

黃石公司4#窯----------PCS7 V6.1 + CEMAT V6.1                     

（2006年6月
，原為ABB係統，後改造）

襄樊公司----------PCS7 V6.1 + CEMAT V6.1                    

（2006年7月）

 

 

 

 

 

 

 

 

1）CEMAT係統介紹

CEMAT是英文CEMent AuTomation的縮寫，CEMATruanjianbaoshiximenzigongsizhuanmenweishuinixingyekaifadeshuinikongzhixitong。tashiyigejichenghuadebiaozhunruanjian，juyouduogezhuanmenyongyushuinigongchangguochengkongzhiyouhuadegongnengkuai，juyoujianjiedexianshifangshi
，buxufujialingwaidezhuanjiaxitongjiukewanchengzutaihecanshushezhi。gairuanjianbaojichengyuPCS7係統，在PCS7集成的功能上增加了針對水泥工程的工程操作、故障診斷及聯鎖等功能塊，是具有獨特的、開放式的接口及經濟的解決方案。

CEMAT係(xi)統(tong)在(zai)啟(qi)動(dong)之(zhi)前(qian)可(ke)獲(huo)得(de)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)詳(xiang)細(xi)的(de)狀(zhuang)態(tai)報(bao)告(gao)

，不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)任(ren)何(he)不(bu)合(he)理(li)的(de)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)或(huo)組(zu)的(de)啟(qi)動(dong)，該(gai)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)似(si)然(ran)性(xing)邏(luo)輯(ji)，不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng)不(bu)合(he)理(li)的(de)路(lu)由(you)選(xuan)擇(ze)。操(cao)作(zuo)員(yuan)可(ke)輸(shu)入(ru)每(mei)個(ge)單(dan)獨(du)事(shi)件(jian)的(de)注(zhu)意(yi)事(shi)項(xiang)，並(bing)由(you)其(qi)他(ta)操(cao)作(zuo)員(yuan)讀(du)取(qu)。CEMAT係統采用集成的全局數據庫和統一的組態工具
，即SIMATIC程序管理器。在項目管理上，SIMATIC程序管理器從係統硬件和水泥生產工藝兩個視角
，同時進行管理。這兩個視角在程序管理器中分別稱為標準分級(Standard Hierarchy)和工藝分級(Plant Hierarchy)。qizhongbiaozhunfenjizhuyaoguanlixitongdeyingjian
，ergongyifenjizhuyaoguanlishuinigongyiguocheng，tajiangzhenggeshuinichangangongyiguochengdeyaoqiu，fenweigegezixitong，anshuinichangdeshijijiegoucaiyongfencengdexingshijianggegezixitongyingshedaokongzhiqishang。yuchuantongDCS係統的模塊相比，CEMAT係統的組態直接麵向水泥工藝過程

，且模塊的I／O參數數量較少，工程與組態非常容易

，可以顯著減少編程錯誤
，同時可以大大避免係統中資源的浪費。

 

2）CEMAT係統功能

水泥行業的基礎自動化控製除了常規的電機控製、儀表信號監控外，還具有一些的特殊要求。如設備的成組控製（包括組啟動、組暫停、組停止），兩路閥的控製等，不同方式對同一控製設備有不同的啟停要求。CEMAT軟ruan件jian具ju有you多duo個ge水shui泥ni工gong程cheng的de專zhuan用yong功gong能neng塊kuai，可ke以yi方fang便bian的de實shi現xian各ge種zhong功gong能neng的de控kong製zhi。用yong戶hu可ke根gen據ju控kong製zhi要yao求qiu連lian接jie相xiang應ying的de管guan腳jiao實shi現xian控kong製zhi。對dui於yu每mei個ge功gong能neng塊kuai均jun可ke使shi用yong在zai線xian查zha找zhao幫bang助zhu。以yi下xia介jie紹shao了le常chang用yong的de功gong能neng塊kuai的de功gong能neng及ji應ying用yong：
    1）組（GROUP）功能塊的應用：在CEMAT中特有的組（GROUP）功能塊，可用於輸送係統成組順序啟動；可方便的實現組啟動
、組單步（本組設備單機啟動）
、組暫停、組停止以及組間啟停聯鎖。在實現輸送係統或磨機順序控製時，編程簡單，動作可靠。
    2）DAMPER功能塊的應用：可用於切斷閥、調節閥、雙向電機的控製

，有模擬量和數字量控製輸出。常用於風機入口閥門、兩路閥等的控製。
    3）ROUTE功能塊的應用：主要用於順控路徑的選擇，如生料入窯/倒庫選擇、熟料入庫選擇等。
    4）單向電機（Unidirectional Drive）功能塊應用：用於單向電機的手/自動控製，有外部速度信號及電流信號監控，適用多種電機設備的控製，如皮帶電機（有速度開關信號監控聯鎖）、破碎電機（可設定電機電流監控聯鎖）。
    5）測量（Measuring value）功能塊的應用：模擬量信號監控，該功能塊多與CH_AI塊聯合使用，可在線更改輸入的模擬量信號的量程。
    6）功能塊的應用舉例：在以下一個原料入配料倉組的程序中

，應用了組（GROUP）、路徑選擇（ROUTE）

、三通閥（DAMPER），單相電機（收塵風機、皮帶輸送機）功能塊。整個程序結構清晰
，調試方便。

    CEMATxitongyouyigezhuanmenzhenduishuinixingyekaifadetezhengmokuaishujuku
，tongguotanengzhidaozenyangquyunzuoyigeshuinichang，zenyangtongguozhenduanjiangguzhangtingjishijianjiangdaozuidi，yijizenyangjiangdiandongji、節氣閥
、傳送帶和工廠的測量結果互相結合起來。CEMAT係統還集成了CEMAT-KCS回轉窯優化控製係統和CEMAT-MCS磨機優化控製係統

 

3）CEMAT係統在華新

華新水泥至今現已使用CEMAT係統十餘套，其中包含V4.0一套， V6.0八套， V6.1三套。筆者有幸參與了其中9套的項目編程及調試工作，在學習和使用CEMAT係統的過程中，對其有一定程度上的了解和認識：

1．  CEMAT係統具有如下特點：

A.     方便的水泥廠故障診斷功能,方便的軟件聯鎖功能；

B.     靈活便利的操作方式
；減少故障時間；

C.     針對水泥行業的特殊指令
；節約了開發人員大量的係統編程時間，從而保證了整個係統的開發進度;

D.     係統運行結果表明，CEMAT軟件運行穩定
，控製可靠，具有推廣運用的價值;

2．  該係統能簡單、方便地完成整個水泥廠的控製、管理，是用於水泥企業理想的DCS係(xi)統(tong)，該(gai)係(xi)統(tong)規(gui)模(mo)變(bian)換(huan)靈(ling)活(huo)
，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)從(cong)一(yi)個(ge)單(dan)元(yuan)的(de)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)，到(dao)全(quan)廠(chang)範(fan)圍(wei)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)集(ji)成(cheng)。穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)，在(zai)線(xian)修(xiu)改(gai)和(he)調(tiao)試(shi)方(fang)便(bian)，給(gei)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)和(he)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)大(da)方(fang)便(bian)，在(zai)高(gao)產(chan)
、穩產
、降低能耗和安全環保等方麵發揮廠很大作用
，達到了設計預期效果
，創造了最佳的經濟效益和社會效益。

3．  CEMAT提供的BLOCK ICON功能，可以自動生成圖形圖符
，從而使得上位機的畫麵編程工作實現了“批量生產”，大大壓縮了工作時間，保證了監控操作畫麵的同一和協調。從2004年起，在CEMAT的原始圖符集的基礎之上，華新水泥又對其進行了些許的修改和優化，使得其更能適應本集團公司的需要。例如在電機等圖符上運用TOOLTIP鼠標文本提示功能，可以更加人性化的為最終用戶考慮。在這些小技巧的考證過程中，CEMAT的整合性和靈活性的兼顧，給每個人留下了深刻的映象。

4．  雖然CEMAT是基於PCS7zhenduishuinixingyekaifadezhuanyongkuozhanruanjianbao，danshitadechangyuanguihuahejiangoudewendinghejidongerzhejiangu
，tebieshizaitiaoshiguochengzhong
，rangrengantongshenshou
，tebieshixitonggongchengshishouyifeiqian。qingxideluojikongzhilinian，bangzhudajialiqingsilu，kaituoshiye；完善的細節管理，使嚴密的工程項目得到質量和時間保證；簡潔的過程步驟，讓後期維護控製和故障管理易於執行。例如：CEMAT在Measuring value測量功能塊和Annunciation報警功能塊中，都在畫麵上預留了SIMULATION使shi能neng按an鈕niu。這zhe樣yang
，在zai現xian場chang條tiao件jian不bu理li想xiang或huo完wan全quan不bu可ke能neng具ju備bei一yi定ding範fan圍wei的de情qing況kuang下xia，生sheng產chan工gong作zuo人ren員yuan可ke以yi在zai一yi定ding的de授shou權quan及ji許xu可ke下xia
，使shi用yong該gai功gong能neng從cong而er減jian少shao不bu必bi要yao的de停ting機ji造zao成cheng損sun失shi。

5．  運用CEMAT係統的統一的編程標準，能夠對企業工廠的管理起到一定程度上的輔助作用

，從而使“助力企業生產管理”得de以yi實shi現xian。在zai華hua新xin水shui泥ni超chao速su發fa展zhan的de今jin天tian，人ren員yuan流liu動dong大da，在zai麵mian向xiang相xiang同tong的de控kong製zhi係xi統tong，甚shen至zhi是shi控kong製zhi實shi現xian和he畫hua麵mian監jian控kong等deng方fang麵mian，可ke以yi縮suo短duan對dui新xin生sheng產chan線xian的de熟shu悉xi周zhou期qi，節jie約yue人ren員yuan的de消xiao耗hao。並bing且qie
，可ke以yi在zai組zu織zhi和he技ji術shu管guan理li層ceng麵mian上shang
，建jian立li統tong一yi的de標biao準zhun
，即ji可ke以yi摒bing棄qi不bu良liang的de工gong作zuo習xi慣guan，又you能neng夠gou互hu相xiang對dui比bi參can照zhao，最zui終zhong達da到dao效xiao益yi和he效xiao率lv的de最zui大da最zui優you化hua。

6．  CEMAT係統已經作為強大的平台，為華新水泥提供了更寬廣的自動化優化的空間。例如：在新版本V6.1中，CEMAT係統已經為SIEMENS的MES作了部分的相應的預處理
，可以為將來的製造執行係統做好準備。另外

，窯優化KCS和磨優化MCS也會在CEMAT係統中實現其強大的功能。

 

1
、 全集成自動化（TIA）為現代化企業的生產和管理提供的方便；
2、 現場總線技術的應用節約了大量的現場信號電纜，帶來的方便的同時也提高了項目的經濟效益。Profibus通訊協議的透明允許多廠家開發符合協議的總線設備

，為用戶選型提供了廣闊的空間；
3
、 SIMATIC PCS 7的開放性為編程人員帶來的方便
；

4、運行維護費用低:自動控製水平高，運行人員少；

5、西門子全集成自動化控製係統PCS7具有過程控製係統的所有特性和功能，過程控製簡單而安全、方便信息網絡和現場總線及儀表的集成，設計模塊化
，係統的擴展性強，是水泥生產過程中理想的集成運行平台 .

九、 控製係統完成的功能
　　
　　SIMATIC PCS7是西門子公司結合最先進的計算機軟、硬件技術，在西門子公司S5
，S7係列可編程控製器及TELEPERM係列集散係統的基礎上，麵向所有過程控製應用場合的先進過程控製係統。
　　SIMATIC PCS7采用優秀的上位機軟件WinCC作為操作和監控的人機界麵
，利用開放的現場總線和工業以太網實現現場信息采集和係統通訊，采用S7自動化係統作為現場控製單元實現過程控製，以靈活多樣的分布式I/O接收現場傳感檢測信號。
　　SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控製

、順序控製及高級編程語言。現場設備庫提供大量的常用的現場設備信息及功能塊，可大大簡化組態工作，縮短工程周期。

 

1、 西門子工業網絡通訊指南。
2
、 西門子自動化專家論文集（2004）
3、 西門子 Profibus總線通訊技術

4、 西門子中文網站

 

　　PCS7控製係統運行係統穩定、可(ke)靠(kao)。極(ji)大(da)地(di)提(ti)高(gao)了(le)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)率(lv)，該(gai)係(xi)統(tong)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)了(le)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)，如(ru)減(jian)少(shao)了(le)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)突(tu)發(fa)故(gu)障(zhang)
，縮(suo)短(duan)了(le)生(sheng)產(chan)準(zhun)備(bei)時(shi)間(jian)和(he)搶(qiang)修(xiu)時(shi)間(jian)
，減(jian)少(shao)了(le)工(gong)人(ren)的(de)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)，為(wei)華(hua)新(xin)水(shui)泥(ni)生(sheng)產(chan)創(chuang)造(zao)了(le)可(ke)觀(guan)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)，達(da)到(dao)了(le)節(jie)能(neng)、降耗的目的。