低成本DCS在水泥廠過(guò)程自動(dòng)化的應(yīng)用（繁體版）
| 本文介紹了一種適合中小水泥企業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的DCS系統(tǒng)。 | |||
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近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，及其在水泥工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛使用。目前我國(guó)新建或改造的大中型水泥生產(chǎn)線很多採(cǎi)用了DCS系統(tǒng)，但還有很多中小規(guī)模的水泥企業(yè)仍處?kù)蹲詣?dòng)化水平相對(duì)滯後的階段，仍使用傳統(tǒng)儀表甚至靠人工進(jìn)行監(jiān)控，這對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，節(jié)能袶耗，加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)說(shuō)都是不利因素，而大型的DCS系統(tǒng)的成本相對(duì)較高，一般企業(yè)也無(wú)法接受。針對(duì)這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套低成本DCS系統(tǒng)，並在本公司實(shí)施。
由於本公司的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，除高溫、多意外，還大量使用變頻器，使得電磁干擾比較嚴(yán)重，而且在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，工藝檢測(cè)點(diǎn)分散，佈線成本和工作強(qiáng)度均很大，因此本著高性能、價(jià)格比的原則，經(jīng)過(guò)考察選型，選用了深圳威達(dá)公司的牛頓7000系列遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)模組和工業(yè)計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的I/O設(shè)備來(lái)完成。
《系統(tǒng)構(gòu)成》
如圖一所示，系統(tǒng)按水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程要求分為5大功能子系統(tǒng)：生料磨監(jiān)控管理系統(tǒng)；立窯（火段）燒過(guò)程監(jiān)控管理系統(tǒng)；水泥磨監(jiān)控管理系統(tǒng)；轉(zhuǎn)窯監(jiān)控管理系統(tǒng)；全廠配電設(shè)備運(yùn)行、用電監(jiān)控管理系統(tǒng)。其中，生料磨子系統(tǒng)和水泥磨子系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)開(kāi)、停機(jī)及對(duì)磨機(jī)的軸承供油系統(tǒng)和主設(shè)備的溫度、電流進(jìn)行監(jiān)控管理，並根據(jù)各參數(shù)變化進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和調(diào)節(jié)；立窯子系統(tǒng)包括立窯生產(chǎn)線的設(shè)備開(kāi)停監(jiān)測(cè)，生料自動(dòng)力水成球、偏火自動(dòng)校正、立窯（火段）燒過(guò)程智能控制等；轉(zhuǎn)窯子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)濕法磨、煤磨的聯(lián)鎖控制，同時(shí)，使轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)備、產(chǎn)量、能耗均處?kù)侗O(jiān)控狀態(tài)，並實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；配電子系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)全廠各配電房的變壓器和各大主機(jī)的運(yùn)行情況並記錄。
 各子系統(tǒng)均通過(guò)Ethernet與公司現(xiàn)有的管理網(wǎng)絡(luò)連接，將數(shù)據(jù)整理後放在網(wǎng)上供公司管理部門(mén)調(diào)用。
《子系統(tǒng)構(gòu)成》
為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，僅以立窯系統(tǒng)為例做介紹。
立窯子系統(tǒng)原理
如圖二所示，立窯子系統(tǒng)共分車間管理級(jí)、車間中控制、車間現(xiàn)場(chǎng)級(jí)三層。他們之間通過(guò)RS-485總線連接，牛頓-7033、牛頓-7050、牛頓-7021、牛頓-7041等模組負(fù)責(zé)對(duì)立窯系統(tǒng)各個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行採(cǎi)集。
 生料成球自動(dòng)控制器由嵌入式控制模組牛頓-7188、Touch 200人機(jī)界面和牛頓-7016、牛頓-7080、牛頓-7021私數(shù)據(jù)I/O模組、應(yīng)變計(jì)、流量傳感器和變頻器組成，通過(guò)對(duì)料水跟蹤、調(diào)節(jié)，使成球保持在一個(gè)穩(wěn)定的範(fàn)圍內(nèi)。
熟料自動(dòng)計(jì)量控制器由牛頓-7188和牛頓-7016模組、應(yīng)變計(jì)、SRR組成，根據(jù)出窯熟料的流量值計(jì)算出窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。
在中控室，利用牛頓-7188的多串口的特點(diǎn)，將它作為IPC工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)之間的數(shù)據(jù)緩衝。這樣可同時(shí)有2～3臺(tái)IPC工控機(jī)工作，均可干預(yù)控制或?qū)ο到y(tǒng)作參數(shù)調(diào)整。
車間控制室的IPC主要完成整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的優(yōu)化計(jì)算、顯示、自動(dòng)分析、存儲(chǔ)和控制策略等功能，中控室人員可根據(jù)這些信息和實(shí)際情況作出調(diào)整指令，並由IPC發(fā)送到下層輸出模組控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
車間管理級(jí)的IPC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、顯示、分析和存儲(chǔ)，並根據(jù)考核要求，計(jì)算出每個(gè)工藝參數(shù)的控制臺(tái)格率，以作為計(jì)獎(jiǎng)的依據(jù)。
系統(tǒng)軟件
由於系統(tǒng)的要求複雜，既要求有良好的人機(jī)界面，又要能即時(shí)監(jiān)測(cè)控制，所以在IPC 上用Visual Basic 5.0 for bbbbbbs 來(lái)編寫(xiě)控制軟件，軟件有系統(tǒng)管理模組、工藝流程圖模擬顯示模組、儀表屏模擬顯示模組、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模組、數(shù)據(jù)通信模組、控制算法模組等，在編程過(guò)程中大量使用ActiveX物件技術(shù)，使得開(kāi)發(fā)周期大大縮短。
在牛頓-7188上利用威達(dá)公司提供的庫(kù)存文件，用Quick Basic編寫(xiě)程序，只需用約200KB的空間就可完成控制功能，軟件主要包括數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信兩大功能模組。其中生料成球系統(tǒng)還有控制Touch200完成人機(jī)對(duì)話的功能模組。
運(yùn)行效果和經(jīng)驗(yàn)
1998年初在第一條生產(chǎn)線上安裝使用，經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)完善，到1999年已經(jīng)在5條生產(chǎn)線上使用了此系統(tǒng)，成球合格率得以提高，進(jìn)出窯的物料超於平衡，保證了立窯熱工制度的穩(wěn)定，使熟料產(chǎn)量、質(zhì)量大為提高。基本上沒(méi)有出現(xiàn)故障，而且將硬碟更換為威達(dá)公司的大容量IDE FLASH電子硬碟後，解決了硬碟不能適應(yīng)惡劣環(huán)境和頻繁讀寫(xiě)的問(wèn)題。
《結(jié)論》
由於牛頓7000系列模組採(cǎi)用RS-485方式通信，可遠(yuǎn)距離通信，系統(tǒng)所有模組只需一條通信線即可連接，其具有的高通信速率、高採(cǎi)樣分辨率、智能化、光電隔離、強(qiáng)抗干擾和雙看門(mén)狗設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的可靠性強(qiáng)，數(shù)據(jù)高速I(mǎi)/O成為可能，軟件開(kāi)發(fā)比較容易。而且主機(jī)使用RS-232通信口與網(wǎng)絡(luò)連接，基本上任何一臺(tái)有RS-232通信口的計(jì)算機(jī)都可使用此網(wǎng)路，使設(shè)備的互換性好，維護(hù)人員的工作難度和工作量也很小。加上牛頓通信模組所特有的自適應(yīng)功能和牛頓-7188的多串行口設(shè)計(jì)，使原有帶通信功能的設(shè)備（如變頻器、智能儀表等）都可掛在網(wǎng)上，減少了設(shè)備的投資成本。
因此，在立窯系統(tǒng)完成後，相繼在其他子系統(tǒng)上也大量採(cǎi)用牛頓模組組成網(wǎng)路，滿足了生產(chǎn)工藝要求和高性能價(jià)格比的原則，也使本公司的自動(dòng)化控制和管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階。 |
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：岳紹義
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