(哈爾濱水泥廠(chǎng)信息管理中心  150050)    于 伶 

摘要：介紹ABB公司的Freelance2000系統在哈爾濱水泥廠(chǎng)2500T/D生產(chǎn)線(xiàn)中的應用，說(shuō)明了此控制系統的配置、功能與特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：DCS 窯外分解窯 OPC

一、前言

為振興東北老工業(yè)基地，調整哈爾濱市水泥產(chǎn)業(yè)結構，決定對哈爾濱水泥廠(chǎng)進(jìn)行技術(shù)改造，興建2500T/D型干法水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)。其設計年產(chǎn)量77.5萬(wàn)噸，總投資額約為1.6億元人民幣，屬2002年度國債項目。經(jīng)過(guò)14個(gè)月的安裝建設于2003年12月正式投產(chǎn)。該生產(chǎn)線(xiàn)用粉煤灰進(jìn)行配料生產(chǎn)高標號低堿水泥或低堿水泥熟料，以滿(mǎn)足哈爾濱市及黑龍江省現代化建設對高標號低堿水泥的需求。

二、工藝簡(jiǎn)介

水泥生產(chǎn)主要有兩大部分：生料制備和熟料煅燒。生料制備以石灰石為主要原料，配以鐵粉、粉煤灰、砂頁(yè)巖等輔助原料按一定配比由電子皮帶秤送入生料立磨，在磨輥的擠壓研磨下不斷混合細化，經(jīng)選粉機分離出符合細度要求的生料粉末送入生料庫再度均化。均化后的生料經(jīng)申克稱(chēng)由窯尾進(jìn)入預熱器，在高溫氣流的沖擊下充分混合不斷升溫，最終進(jìn)入窯中煅燒，產(chǎn)生固相反應生成熟料。熟料由篦冷機冷卻后再次研磨成為水泥成品。

三、系統介紹

該生產(chǎn)線(xiàn)采用瑞士ABB公司Industrial IT Freelance 2000集散控制系統完成生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。該系統是面向工廠(chǎng)自動(dòng)化的新一代開(kāi)放式DCS系統，采用全局數據庫技術(shù)，實(shí)現全局一體化編程。系統網(wǎng)絡(luò )分為控制管理層（系統總線(xiàn)）和現場(chǎng)層（現場(chǎng)總線(xiàn)），具有結構簡(jiǎn)單、清晰、高速、配置靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)。

1、總體結構

Freelance 2000控制系統的通訊網(wǎng)絡(luò )包括兩層：系統總線(xiàn)和現場(chǎng)總線(xiàn)。系統總線(xiàn)Diginet- S將現場(chǎng)控制裝置、操作員站、工程師站連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，是基于普遍的以太網(wǎng)標準，符合DINI ISO8802，Part3標準，傳輸協(xié)議采用標準的TCP/IP協(xié)議，傳輸介質(zhì)可選用同軸電纜、雙絞線(xiàn)或光纖?，F場(chǎng)總線(xiàn)Diginet-P完成CPU模件與I/O模件之間的數據交換與通訊，可分別采用Profibus、Modbus、CAN等。在此生產(chǎn)線(xiàn)中選取Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)。系統總線(xiàn)采用100MB的光纖以太網(wǎng)，分別連接三個(gè)現場(chǎng)控制站（窯頭煤磨站、窯尾控制站、原料粉磨控制站），三個(gè)遠程I/O站（石灰石堆場(chǎng)、原料調配、熟料輸送），四個(gè)操作員站和一個(gè)工程師站。如下圖所示。

2、  硬件配置

操作員站與工程師站均使用Dell PC機，其基本配置為P4 2.0G、256M內存、60G硬盤(pán)、21’彩顯、100M 3COM網(wǎng)卡?，F場(chǎng)控制站選用AC800F現場(chǎng)總線(xiàn)控制器。AC800F由一個(gè)帶CPU的機架，一個(gè)電源模件，一個(gè)以太網(wǎng)模件和一到四個(gè)現場(chǎng)總線(xiàn)模件組成。它支持四種總線(xiàn)標準，此處選用支持Profibus DP/PA總線(xiàn)的FI830F現場(chǎng)總線(xiàn)模件，同時(shí)支持全方位的冗余與帶電插拔?，F場(chǎng)總線(xiàn)模件通過(guò)CI830通訊接口模件與I/O模件相連，I/O模件選用S800系列，模擬量為DC 4-20MA 信號，數字量輸入為220VAC，數字量輸出為24VDC。

3、  軟件配置

PC機的操作系統為Windows 2000 Professional中文版，在操作員站上安裝DigiVis監控軟件。四臺操作員站使用以太網(wǎng)與過(guò)程站及其它設備進(jìn)行數據通信，由于系統數據庫為全局數據庫，所以各操作員站之間可以共享數據和畫(huà)面，每臺操作員站與其它的操作員站之間可實(shí)現互為備用控制功能。其主要功能為：流程畫(huà)面顯示，動(dòng)態(tài)參數的監視，電機的起停、故障復位，閥門(mén)開(kāi)，電機轉速等的設定調整，趨勢監視，報表打印等。

工程師站安裝DigiTools組態(tài)軟件，在此軟件中編輯操作員操作的動(dòng)態(tài)畫(huà)面和現場(chǎng)控制站AC800F 中CPU的組態(tài)程序。所有的圖形畫(huà)面和組態(tài)均在同一文件中存儲，并以項目樹(shù)的結構顯示?？梢噪x線(xiàn)編程或在線(xiàn)修改參數，具有在線(xiàn)單步運行、跟蹤和仿真調試等功能。

    各站還可視情況需要擴充安裝Digilock、DDE Server、OPC Server等功能軟件。

四、控制功能

    1、開(kāi)關(guān)量控制

    在水泥生產(chǎn)中，主要控制設備是風(fēng)機、泵類(lèi)和閥門(mén)，以邏輯控制為主，按工藝要求按順序啟停。為使操作更加簡(jiǎn)便，將生產(chǎn)順序上有連續關(guān)系或連鎖關(guān)系的設備分為一組，按組啟停，并在組態(tài)中設計專(zhuān)用的用戶(hù)自定義功能塊來(lái)完成成組啟停的功能，以減化后期組態(tài)設計的工作量。根據工藝要求設置兩臺電機之間的啟停順序和時(shí)間間隔，當組內各臺設備均有備妥信號時(shí)，可發(fā)出組驅動(dòng)信號，使組內電機按設定時(shí)間間隔依次開(kāi)啟，若中間有某一設備不能正常啟動(dòng)，則與之有連鎖關(guān)系的設備也不能啟動(dòng)。這樣可大大減少操作員的操作量，同時(shí)增強了系統的運行可靠性、安全性和穩定性。

    2、生料質(zhì)量控制QCS

    水泥生產(chǎn)的質(zhì)量主要由生料質(zhì)量及熟料燒成的溫度來(lái)決定。通常使用率值來(lái)表示生料成分的組成，我國水泥工業(yè)普遍采用飽和系數KH，硅率SM，鋁率AM三個(gè)率值。出磨生料由取樣器自動(dòng)取樣，取樣器將一定時(shí)間（60分鐘）內所取得生料混合并均化，使其為此段時(shí)間內的代表樣，通過(guò)X－射線(xiàn)熒光分析儀進(jìn)行分析，分析結果自動(dòng)通過(guò)數據通訊接口傳送到生料質(zhì)量控制計算機，用于調整配比控制。生料質(zhì)量控制計算機與操作員站、工程師站通過(guò)以太網(wǎng)連接，在工程師站中組態(tài)OPC網(wǎng)關(guān)，在生料質(zhì)量控制計算機中安裝OPC Server與OPC Client。OPC Client由用戶(hù)自行設計安裝，主要功能是通過(guò)OPC Server從現場(chǎng)控制站實(shí)時(shí)獲取數據，并根據率值計算出相應的配比寫(xiě)入操作員站以調整電子皮帶稱(chēng)的喂料量。

五、結語(yǔ)

1．  Freelance 2000提供仿真軟件，在組態(tài)設計時(shí)應充分利用?？上葘⒉糠忠呀M態(tài)好的軟件利用仿真器來(lái)測試其運行狀態(tài)，為在現場(chǎng)實(shí)際調試打好基礎，節約大量時(shí)間。

2．  系統供電的電源應采用單獨的變壓器或UPS，避免大功率設備啟停時(shí)對電網(wǎng)造成沖擊?，F場(chǎng)布線(xiàn)時(shí)應將交、直流信號線(xiàn)與模擬量信號線(xiàn)分置在不同的線(xiàn)槽內，模擬量信號盡量選用雙層屏蔽電纜，特別是Profibus總線(xiàn)的敷設要盡可能使用單獨的線(xiàn)槽。

3．  控制柜內的的屏蔽線(xiàn)一定要接地正確，防止形成回路產(chǎn)生干擾信號。抽屜柜或控制柜內的地線(xiàn)應接線(xiàn)牢固，防止設備可能因此產(chǎn)生大面積跳停。

4．  水泥生產(chǎn)的粉塵較大，配電室應選擇粉塵較少處設置并保證室內密閉良好，柜內應定時(shí)吹掃以保證模件正常工作。