1 引言
哈爾濱水泥廠新建了一條日產(chǎn)1000t的窯外分解窯、兩臺(tái)MPS立式生料磨和兩臺(tái)輥壓機(jī),并對(duì)兩條半干法回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行了改造,引進(jìn)了許多國(guó)外進(jìn)口設(shè)備,自動(dòng)化程度有了很大提高。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由美國(guó)貝利公司提供的N-90集散型控制系統(tǒng)(DCS),整個(gè)項(xiàng)目由選型到組態(tài)設(shè)計(jì)由合肥水泥研究設(shè)計(jì)院與我廠聯(lián)合承擔(dān)。
2 硬件配置
系統(tǒng)主要是由三部分組成,兩臺(tái)管理命令系統(tǒng)(MCS),兩臺(tái)工程師工作站(EWS)和五個(gè)過程控制單元(PCU),它們之間通過冗余的廠環(huán)環(huán)路連接起來(lái)。
2.1 管理命令系統(tǒng)(MCS)
中控室配備二臺(tái)熱冗余MCS操作站,每臺(tái)MCS帶有硬盤、軟驅(qū)、二塊CPU卡、一塊磁盤服務(wù)器(DSV)、一塊串行口卡、三塊圖形卡、三塊存貯器卡及三臺(tái)CRT和鍵盤。這樣二臺(tái)MCS就有6個(gè)CRT和鍵盤提供給操作員作為人機(jī)界面,構(gòu)成N-90集散控制系統(tǒng)的操作監(jiān)控級(jí),操作員通過鍵盤操作對(duì)過程控制單元進(jìn)行操作,來(lái)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開停,參數(shù)的調(diào)整及對(duì)全廠工況的監(jiān)控。
2.2 工程師工作站
工程師工作站由PC機(jī)與計(jì)算機(jī)接口單元(CIU)組成,作為工程師與N-90控制系統(tǒng)通訊的工具,主要完成組態(tài)程序設(shè)計(jì)、畫面圖形制作及對(duì)過程控制單元的主模件進(jìn)行程序下裝、修改、上收等管理功能。同時(shí),還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)。
2.3 過程控制單元(PCU)
5個(gè)過程控制單元(PCU)分別為五號(hào)窯系統(tǒng)、四號(hào)窯系統(tǒng)、MPS2450立式磨系統(tǒng)、MPS3150立式磨系統(tǒng)及輥壓機(jī)系統(tǒng),它們構(gòu)成了N-90集散型控制系統(tǒng)的核心,一個(gè)過程控制單元(PCU)是一個(gè)整體,包括模件供電電源、I/O供電電源、冗余多功能處理器模件(MFC)、I/O從模件和I/O端子模件。MFC是一個(gè)多環(huán)路的模擬、順序、批處理和增強(qiáng)型控制處理器,它提供帶有增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集功能的信息處理,整個(gè)系統(tǒng)的MFC都使用了冗余配置。MFC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊通過I/O從模件和端子模件來(lái)完成。PCU內(nèi)的模件之間通過模件總線進(jìn)行通訊,PCU機(jī)柜之間通過廠環(huán)接口模件(LIM)/總線接口模件(BIM)來(lái)通訊。
2.4 廠環(huán)
廠環(huán)通訊系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)主次封閉系統(tǒng),采用雙環(huán)冗余,提高了環(huán)路通訊可靠性,并通過廠環(huán),將管理命令系統(tǒng)(MCS)、工程師工作站(EWS)和過程控制單元(PCU)連接起來(lái),各節(jié)點(diǎn)之間通過廠環(huán)進(jìn)行通訊。
3 軟件體系
N-90系統(tǒng)提供的系統(tǒng)軟件包括有數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、畫面顯示制作及趨勢(shì)顯示制作等組態(tài)。
3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)使用N-90集散控制系統(tǒng)提供的系統(tǒng)軟件和DBASEⅢ-PLUS軟件,定義了7500個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽。這7500個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)簽又可分為7種數(shù)據(jù)類型,分別為MCS系統(tǒng)提供操作、監(jiān)視和報(bào)警數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí),同時(shí)定義了趨勢(shì)顯示數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽。
3.2 程序組態(tài)
N-90系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的功能碼,且功能碼固化在主模件中,所以程序組態(tài)非常方便、靈活,組態(tài)程序主要有:
(1)RTD.輸入組態(tài)
(2)TC.輸入組態(tài)
(3)模擬量輸入組態(tài)
(4)順控組態(tài)
主要包括用戶定義功能碼和順控邏輯組態(tài),設(shè)備分組操作,每一組設(shè)備又按工藝流程要求按順序開停,具有延時(shí)開停、急停、報(bào)警等功能。
(5)過程控制組態(tài)
為了使生產(chǎn)過程處于最佳工作狀態(tài),在組態(tài)時(shí),做了許多閉環(huán)控制系統(tǒng),采用PID單回路控制。同時(shí),具有閉環(huán)和開環(huán)控制切換功能,使用方便、靈活。
3.3 畫面組態(tài)設(shè)計(jì)
畫面組態(tài)包括標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)制作和監(jiān)視顯示畫面制作兩部分,按照生產(chǎn)工藝的要求,制作了流程總圖和分部流程顯示圖,在每一畫面都可進(jìn)行操作、監(jiān)視和調(diào)整,共作了24幅畫面顯示圖形。
3.4 趨勢(shì)圖制作
為記憶工藝參數(shù)的歷史變化情況,定義了300個(gè)趨勢(shì),根據(jù)實(shí)際情況制作了16幅趨勢(shì)顯示畫面。趨勢(shì)數(shù)據(jù)有1min采集和15s采集兩種,可按工藝要求選擇采集時(shí)間。同時(shí),定義趨勢(shì)顯示保留48h,為工藝故障的分析判斷提供了依據(jù)。
4 應(yīng)用體會(huì)
N-90是以微處理器為基礎(chǔ)的高度模件化的系統(tǒng),采用廠環(huán)通訊網(wǎng)絡(luò),并具有順控、過程控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)告打印等控制和管理功能,硬件配置十分靈活,系統(tǒng)配置可大可小,組態(tài)靈活方便,控制策略和控制邏輯修改方便,可集中操作,分散控制。但在實(shí)際應(yīng)用中也有一些值得注意的地方。
(1)N-90系統(tǒng)對(duì)接地、供電系統(tǒng)要求比較嚴(yán)格。所以,在最初安裝時(shí)一定要做一個(gè)規(guī)范的接地系統(tǒng),且各個(gè)節(jié)點(diǎn)要星型焊接式連接。供電系統(tǒng)應(yīng)給N-90系統(tǒng)提供一個(gè)單獨(dú)的隔離變壓器,使各個(gè)節(jié)點(diǎn)供電電源都來(lái)自一個(gè)變壓器。
(2)各節(jié)點(diǎn)應(yīng)加UPS電源,以減少因停電而造成的沖擊。1994年我廠MCS曾因突然停電又突然供電而損壞二塊圖形卡,損失十幾萬(wàn)元。增設(shè)UPS后,再?zèng)]發(fā)生損壞設(shè)備現(xiàn)象。
(3)PCU站應(yīng)加風(fēng)量檢測(cè),以確保通風(fēng)正常,防止因通風(fēng)不暢而使模件電源過熱跳停。
(4)高壓電纜、低壓電纜及信號(hào)電纜,應(yīng)分開敷設(shè),防止干擾及因某種原因引起的電纜損壞造成信號(hào)接收板燒損現(xiàn)象。4～20mA信號(hào)的屏蔽與隔離非常重要,屏蔽隔離不好造成信號(hào)失真,同時(shí)還應(yīng)注意4～20mA信號(hào)接地問題,信號(hào)不共地或多點(diǎn)接地也會(huì)造成干擾與失真。
(5)電機(jī)運(yùn)行反饋常取接觸器信號(hào),這樣現(xiàn)場(chǎng)如有故障,有時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),如螺旋輸送機(jī)脫節(jié),電機(jī)不轉(zhuǎn)等情況,中控室不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),應(yīng)在關(guān)鍵設(shè)備上增加接近開關(guān)、失速儀等檢測(cè)裝置,監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
(6)在順序控制中,按照工藝要求加上了許多聯(lián)鎖,而有些設(shè)備獨(dú)立性很強(qiáng),在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中又相當(dāng)關(guān)鍵。象這樣的設(shè)備最好采用單獨(dú)成組控制,以避免造成不必要的停窯。N-90系統(tǒng)每塊I/O模件都有幾路通道控制幾臺(tái)設(shè)備,如果只有一路DI或DO出問題,在線換模件很不方便,最好是關(guān)鍵設(shè)備或幾臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備在一塊模件上控制,而一般設(shè)備在一塊模件上控制,一旦有換模件情況,不致于造成停窯。
(7)我廠的DI輸入使用的是127V AC信號(hào),從實(shí)際應(yīng)用看有時(shí)會(huì)造成偷?，F(xiàn)象,即從端子處量127V AC信號(hào)正常,而DI輸入檢測(cè)失真,這種情況多次發(fā)生,是否是由信號(hào)引起還沒有定論。筆者認(rèn)為DI最好選用125V DC或增設(shè)繼電器柜,將現(xiàn)場(chǎng)220V AC信號(hào)轉(zhuǎn)換為24V DC信號(hào)作為DI信號(hào),這樣既起隔離作用,又可防止信號(hào)失真。
(8)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)關(guān)于故障分析、故障判斷、過程參數(shù)記憶功能不全。在有故障時(shí),特別是突然停車及啟動(dòng)不了時(shí),提供的分析判斷依據(jù)很少,很難判斷是什么原因造成的。所以,無(wú)論是系統(tǒng)本身還是組態(tài)設(shè)計(jì)都應(yīng)特別注意故障處理和故障分析,以減少檢查時(shí)間,提高運(yùn)轉(zhuǎn)率。
(9)我廠使用的MCS很多配件都屬專用件,備品備件供應(yīng)較困難。如果操作站為通用機(jī)型,如PC機(jī),可節(jié)省資金,減少備件,同時(shí)維修方便,投資也很少。
(10)過程控制單元(PCU)的現(xiàn)場(chǎng)控制室必須做好防塵、密封處理。同時(shí),必須安裝空調(diào),以保證控制室溫度正常。
5 結(jié)束語(yǔ)
哈爾濱水泥廠改造后自動(dòng)化水平有了很大的提高,但不管集散型控制系統(tǒng)多么先進(jìn),都離不開現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。所以,在實(shí)際運(yùn)行中必須要保證現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行準(zhǔn)確可靠,這樣才能給過程控制提供真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境。還要保證電氣部分可靠,才能使順序控制正常。
要提高企業(yè)的自動(dòng)化水平,并且要保障自控系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行,企業(yè)必須培養(yǎng)一批高素質(zhì)的電氣、儀表、計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人員,才能使電氣、儀表、集散型控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確可靠地運(yùn)行,也才能使控制系統(tǒng)真正發(fā)揮作用,從而為企業(yè)帶來(lái)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
（轉(zhuǎn)載）
