位于四川广安市的利万布森水泥厂为2500t/d新型干法水泥厂。该工厂于2003年底开工,2005年为5月投入生产。基础自动化控制系统控制范围包括原料破碎、生料磨、窑头系统、窑尾系统、水泥磨系统到包装系统整条生产线。控制系统采用了西门子PCS7系统,并应用了西门子水泥行业专用软件CEMAT软件。
系统结构
西门子PCS7过程控制系统是集DCS、总线I/O 以及PLC为一体的新型全集成控制系统。具有分散控制、 集中管理、 安装方便、成本低和维护管理智能化等特点。
CEMAT软件包是西门子公司专门为水泥行业开发的水泥控制系统。是一个集成化的标准软件,具有多个专门用于水泥工厂过程控制优化的功能块,具有简洁的显示方式,不需附加另外的专家系统就可完成组态和参数设置。该软件包集成于PCS7系统,在PCS7集成的功能上增加了针对水泥工程的工程操作、故障诊断及联锁等功能块,是具有独特的、开放式的接口及经济的解决方案。1971年至今,CEMAT软件包已在世界范围已经成功使用了438套。具有如下特点:
■ 方便的水泥厂故障
诊断功能
■ 方便的软件联锁功能
■ 灵活便利的操作方式
■ 减少故障时间
■ 针对水泥行业的特殊指令
控制系统构成
本自动控制系统采用控制网、监控网、现场总线三级控制网络构成系统。系统硬件配置及网络结构见图1。
图1:DCS 控制系统配置图 控制网 控制网采用工业级交换机由光纤构成冗余环网,通信速率100Mbit/s。根据控制站的分布共配置5台交换机,设备包括: ■ 1台工程师站(配A3喷墨打印机一台); ■ 2台互为冗余的数据库服务器; ■ 2台A3激光网络打印机, ■ 5个控制站 其中冗余服务器用于历史数据记录、性能计算、报表、SOE、事故追忆,可向操作员站、上位计算机提供数据库服务。两台服务器互为冗余配置了两个网卡:西门子的专用通讯网卡1613和通用网卡,分别用于与控制站及操作员站的通讯。 5个控制站采用了AS416-2做主控制站,分别为生料磨PLC、窑头PLC、窑尾PLC、水泥磨PLC、包装PLC。AS416-2控制站集成了CPU416-2模件www.cechina.cn,CP443-1以太网通讯模件www.cechina.cn,PS407电源模件及9槽机架,可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。 监控网 冗余服务器、5台操作员站(HMI)采用2台交换机构成监控网。其中中控室四台操作员站,包装车间操作室1台操作员站。所有操作员站配置相同,采用客户机/服务器(C/S)模式。HMI可实现设备成组及单机操作、动态测量数据、报警、事件记录、历史趋势观察等功能。对于所有控制对象提供面板,使用户可以操作和诊断回路。可以显示所操作的测量位置的所有信息,也可防止意外操作。 现场总线 控制站采用AS416-2控制站和ET200M远程I/O构成现场控制网络,采用Profibus-DP通讯协议,通信速率设置: 1.5Mbit/s。由于原料破碎站距离生料磨电气室的电缆长度约500米www.cechina.cn,为保证通讯速度控制工程网版权所有,破碎站与生料磨主站间采用了一对OLM(光纤琏路模件),采用光纤连接,实现Profibus-DP通讯。 控制系统功能简介 PCS7系统软件采用SIMATIC程序管理器,可对项目进行管理、处理、归档和建立文件。对于一个项目管理,可有工厂视图、组件视图、过程对象视图三个不同的视图,同时进行管理。其中,组件视图主要管理系统的硬件,如控制器、系统总线、I/O系统等;工厂视图主要管理工艺过程,它将整个工厂按工艺过程的要求,分为各个子系统,然后将各子系统映射到控制器上;过程对象视图用于对所有控制对象的参数进行管理。 在SIMATIC程序管理器下,可以使用多种组态工具,无论采用何种组态工具,生成的组态数据都自动存到一个同一的数据库中。组态工具有:CFC(连续功能图)、SFC(顺序功能图)、STEP7、SCL(结构化的控制语言)和WinCC(SIMATIC视窗控制中心)等。 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任务的组态控制工程网版权所有,为系统主要编程工具。CFC组态以功能块为基础的www.cechina.cn,系统配置了很多预编程的功能块。这些功能块以库的形式体现。每个功能块都有一个参数表,可根据实际工