1. 概述
自80年代中期以來,集散型控制系統(tǒng)(DCS)在國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛,采用DCS系統(tǒng)的電力生產(chǎn)在調(diào)度管理、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量等方面都有較大提高。而當(dāng)時(shí)DCS控制系統(tǒng)主要依賴國外進(jìn)口,投入成本較高,維護(hù)經(jīng)驗(yàn)欠缺,因而在建材生產(chǎn)上大都還停留在PLC可編程控制模式上,包括近年來國內(nèi)各大水泥設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的水泥生產(chǎn)線在內(nèi)。
由于近年來計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)的飛速發(fā)展,DCS這種分散控制,集中管理的集散型控制系統(tǒng)已經(jīng)在世界水泥工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。采用這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)成組程序控制,過程量的采集、處理、顯示和調(diào)節(jié)。大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高了工廠的管理和經(jīng)營水平。水泥工藝過程是處理固體和粉狀物料的生產(chǎn)過程,風(fēng)、煤、料產(chǎn)生的熱工過程變化復(fù)雜,不可控因素較多。從過程控制的角度來看,是一個(gè)滯留時(shí)間長、時(shí)間常數(shù)大、外來干擾多、相互干擾關(guān)系復(fù)雜的過程。
2007年黔桂總公司在水泥項(xiàng)目上起步,由南京凱盛院承擔(dān)三合水泥廠初步設(shè)計(jì),在進(jìn)行DCS選型的過程中,經(jīng)過多加水泥生產(chǎn)線考察,調(diào)研了新華、浙大中控、和利時(shí)DCS在國內(nèi)同行業(yè)的應(yīng)用情況,我們借鑒了電力應(yīng)用國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn),通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解國內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行情況,詳細(xì)了解和利時(shí)MACS五代、新華XDC800、浙大中控JX—300XP系統(tǒng)的硬件、軟件功能,堅(jiān)定了我們采用國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的信心。
2009年2月DCS控制系統(tǒng)招標(biāo),經(jīng)過公司領(lǐng)導(dǎo)決定,并從國內(nèi)排名前列的幾家控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠商調(diào)研了部分型號(hào)的控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的使用情況(主要擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性幾個(gè)方面),決定采用國產(chǎn)新華XDC800系統(tǒng)對(duì)三合水水泥項(xiàng)目設(shè)備進(jìn)行控制。
三合水泥DCS系統(tǒng)由上海新華硬件、軟件成套供貨,并承擔(dān)全部工程應(yīng)用軟件組態(tài)與整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì),三合工程建設(shè)自動(dòng)化小組配合新華進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、畫面組態(tài)、邏輯設(shè)計(jì)、聯(lián)機(jī)調(diào)試。自2009年6月起,DCS系統(tǒng)按照生料、燒成、制成三個(gè)工段與工藝設(shè)備同步投運(yùn),到12月初全廠DCS系統(tǒng)成功投入運(yùn)行,DCS系統(tǒng)運(yùn)行正常,滿足了水泥生產(chǎn)的需要。
2. TiSNet XDC800系統(tǒng)的特點(diǎn)
TiSNet XDC800是工作于現(xiàn)場(chǎng)的一種新型過程控制系統(tǒng)(TiSNet 是“基于網(wǎng)絡(luò)的智能工業(yè)信息解決方案”的英語縮寫)。這種系統(tǒng)以微處理機(jī)為基礎(chǔ),應(yīng)用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)以及過程控制技術(shù),組成不同應(yīng)用規(guī)模和要求的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng),能適應(yīng)于分散在不同物理位置的生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)控制。TiSNet 系統(tǒng)便于設(shè)計(jì)、維護(hù)和操作使用,在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。TiSNet 利用網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù),全面提升分散控制系統(tǒng)的技術(shù)水平,不斷豐富系統(tǒng)所涵蓋的內(nèi)容,推出的新一代產(chǎn)品。
2.1 XDC8000系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
XDC8000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為二層結(jié)構(gòu),每層完成其特定的功能。第一層為管理網(wǎng)XDCNET(信息網(wǎng)),主要完成不同裝置間的協(xié)調(diào)與企業(yè)內(nèi)部的管理通。第二層為控制網(wǎng),主要完成控制站內(nèi)部各I/O模板與CPU模板之間的通訊,采用國際上較為成熟的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),與國外流行的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本一致。
2.2 XDC800系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)
XDC800系統(tǒng)的操作員站采用標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī),一般采用研華或美國戴爾公司產(chǎn)品,配以標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和光電鼠標(biāo),這種配置價(jià)格較便宜,兼容性好,且易于獲得備品備件。
XDC800系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的設(shè)計(jì)吸取了國外集散系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),硬件具有可靠性高、分散度高和可冗余配置的技術(shù)特色。
控制站I/O模板均為智能模板,具有自診斷、自恢復(fù)功能。系統(tǒng)的電源單元、CPU主控模板、各種I/O模板均可根據(jù)需要進(jìn)行冗余配置。由于各模板之間網(wǎng)絡(luò)通訊以及I/O模板全智能化,使得各模板均可在系統(tǒng)運(yùn)行中帶電拔插,減少了故障修復(fù)停機(jī)時(shí)間,采取這些措施大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
2.3 系統(tǒng)的軟件特點(diǎn)
OnXDC 軟件分兩部分:人機(jī)接口站(HMI)軟件和控制器(XCU)軟件。
XDC800系統(tǒng)軟件是在Window2000/XP 環(huán)境下組態(tài)與運(yùn)行,全漢化軟件,組態(tài)靈活,調(diào)試較方便。系統(tǒng)軟件分為離線組態(tài)軟件與在線軟件兩部分,任一操作站在安裝了離線軟件之后都可作為工程師站,進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用軟件組態(tài)。對(duì)模擬量控制提供功能塊圖組態(tài),對(duì)開關(guān)量控制提供梯形圖組態(tài),模擬量組態(tài)與開關(guān)量組態(tài)可相互調(diào)用。圖形生成主要由模板或用戶手繪生成,在用戶手繪生成的圖形中可加入動(dòng)態(tài)點(diǎn)、軟開關(guān)、熱鍵等。系統(tǒng)軟件具有較強(qiáng)的自診斷能力,在系統(tǒng)運(yùn)行中周期性對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及各模板的狀態(tài)進(jìn)行自診斷,提供狀態(tài)顯示報(bào)警。
3 三合水泥DCS系統(tǒng)
3.1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
三合水泥DCS系統(tǒng)按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。整個(gè)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照礦山、生料、燒成、水泥制成和包裝、余熱發(fā)電工段劃分,分設(shè)在礦山控制室和中控室、余熱發(fā)電、水泥包裝內(nèi)。DCS系統(tǒng)礦山設(shè)置一臺(tái)操作站,生料制備設(shè)置一臺(tái)操作站。燒成設(shè)置一臺(tái)操作站、水泥制成設(shè)置2臺(tái)操作站,余熱發(fā)電設(shè)置兩臺(tái)操作站,水泥包裝設(shè)置一臺(tái)操作站。工程師站設(shè)置兩臺(tái)控制站用于網(wǎng)絡(luò)管理及組態(tài)。