800xA自動化控制系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用

曲翌，葉小衛(wèi)，叢嘉慶，田哲

我公司總承包的某境外水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝采用新型干法技術(shù)，2016年投產(chǎn)運(yùn)行。該項目應(yīng)用800xA自動化控制系統(tǒng)，承建范圍涵蓋聯(lián)合水泵站、輔料破碎及輸送、石灰石破碎、原料粉磨、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨、水泥包裝系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)簡介

800xA系統(tǒng)由控制器、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、冗余連接和屬性服務(wù)器、工程師站和操作員站組成，運(yùn)行環(huán)境為Windows 7系統(tǒng)。控制器采用AC800M系列控制器，同時IO從站通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。人機(jī)界面基于Graphic Builder進(jìn)行編輯，系統(tǒng)采用的是冗余服務(wù)器/客戶端結(jié)構(gòu)。下位機(jī)采用AC800M系列控制器，完成對現(xiàn)場高低壓電機(jī)、現(xiàn)場小型PLC、執(zhí)行器、儀表以及PID回路等的精準(zhǔn)控制。

2 操作流程

中控操作面板有“機(jī)旁”和“集中”兩種操作模式，默認(rèn)情況下是“集中”模式。本項目優(yōu)先采用“集中”模式，操作員可以通過中控操作面板彈出窗口的“Local”按鈕（本地）和“Central”按鈕（集中）在兩種模式之間切換。如果電機(jī)正在“機(jī)旁”方式下運(yùn)行，當(dāng)操作員將電機(jī)調(diào)整到“集中”模式，電機(jī)將立刻停止運(yùn)行；如果電機(jī)正在“集中”模式下運(yùn)行，當(dāng)操作員將電機(jī)調(diào)整到“機(jī)旁”模式，此時設(shè)備將不會停止運(yùn)行?，F(xiàn)場各車間的電機(jī)按照工藝流程分為若干組（如：入磨輸送組、物料循環(huán)組、油站組、輥磨液壓組等），每組控制若干個現(xiàn)場設(shè)備，組內(nèi)電機(jī)設(shè)備既能成組順序啟停，也能單獨啟停。在操作員站的顯示畫面中，電機(jī)至少能顯示備妥、運(yùn)行、停止、故障等基本狀態(tài)信息?，F(xiàn)場設(shè)備啟動前，自動化控制系統(tǒng)通過啟動信號板發(fā)出啟動預(yù)警信號。設(shè)備成組啟動過程中，若有任一臺設(shè)備發(fā)生故障，已經(jīng)運(yùn)行的設(shè)備將繼續(xù)運(yùn)行；若故障排除，再次發(fā)出成組啟動命令，將啟動其他設(shè)備。

3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

考慮到800xA系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及水泥生產(chǎn)的連續(xù)性，本項目的800xA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架采用了工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大體分為控制管理層和現(xiàn)場層兩部分。

控制管理層：全廠設(shè)置一個中央控制室（設(shè)有操作員操作站、工程師站以及各種打印設(shè)備），完成主要生產(chǎn)車間的電動機(jī)和各種用電設(shè)備的順序邏輯控制、控制參數(shù)的檢測、回路自動控制等。再根據(jù)生產(chǎn)及工藝流程的需要，將中央控制室所控制的區(qū)域分為若干個現(xiàn)場控制站（聯(lián)合水泵站、輔料破碎及輸送、石灰石破碎、原料粉磨、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨、水泥包裝）及遠(yuǎn)程站（熟料儲存、石灰石儲存、原料調(diào)配），如圖1所示。現(xiàn)場控制站中的各種處理器模件機(jī)柜將放置在車間電力室中，通過通訊網(wǎng)絡(luò)與中央控制室操作站相連，組成集散型計算機(jī)控制系統(tǒng)。全廠共配置了9個現(xiàn)場控制器（每個控制器具有獨立的電源、通信模件、通訊接口）、1臺工程師站（實現(xiàn)系統(tǒng)全局編程和調(diào)試）、4臺雙屏操作員站、冗余800xA屬性與連接服務(wù)器（負(fù)責(zé)整個DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀取、存儲、傳輸和OPC通訊，運(yùn)行在Windows 2008 Server系統(tǒng)上）、1臺MIS服務(wù)器（負(fù)責(zé)管理信息數(shù)據(jù)的記錄、存儲）以及工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備。遠(yuǎn)距離通訊的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用光纜（如：熟料儲存、石灰石儲存、原料調(diào)配站的通訊），通過OPC通信協(xié)議實現(xiàn)和MIS系統(tǒng)（管理信息系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)交換。

圖1 計算機(jī)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

現(xiàn)場層：本項目配置有S800系列I/O模件，第三方PLC站（均采用Profibus DP協(xié)議通訊），現(xiàn)場智能儀表（采用Profibus PA協(xié)議通訊）等。

4 組態(tài)方式

本項目系統(tǒng)組態(tài)主要使用FBD功能塊語言。800xA系統(tǒng)具備水泥廠常用的控制功能塊：如單向、雙向膠帶機(jī)控制功能塊，普通電機(jī)的控制功能塊，執(zhí)行器的控制以及設(shè)備的成組控制（組啟/停）功能塊等，同時，800xA系統(tǒng)自帶定時器、選擇、PID、報警、模擬量等豐富的功能塊，這些功能塊組合起來，可滿足現(xiàn)場各種設(shè)備的不同啟停要求。常用功能塊主要有DSI啟動連鎖、DPI安全連鎖、DEI工藝連鎖方式，它們在設(shè)備的成組、單機(jī)、本地、遠(yuǎn)程操作模式下，相應(yīng)的連鎖有效，各連鎖條件具備后，操作員站畫面上會顯示出顏色的變化。

圖2 普通單向電機(jī)功能塊對應(yīng)各管腳的說明

圖3 普通單向電機(jī)功能塊面板示意圖

5 功能塊實例

普通單向電機(jī)功能塊可以用作風(fēng)機(jī)的手動、自動控制、單機(jī)控制。根據(jù)該功能塊的輸入/輸出管腳的功能，可連接相應(yīng)的輸入/輸出條件，如組啟組停，連鎖條件、備妥、反饋信號，本地啟停等。圖2所示為普通單向電機(jī)功能塊對應(yīng)各管腳的說明，圖3為普通單向電機(jī)功能塊的面板示意。

6 結(jié)語

自項目投產(chǎn)以來，800xA系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，操作方便，監(jiān)控及報警信息直觀，極大地提高了水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)效率，并確保了生產(chǎn)監(jiān)控的安全可靠。實際運(yùn)行證明，800xA自動化控制系統(tǒng)的控制方案是一種值得推廣的先進(jìn)控制方案?！?/p>