新聞稿

GE智能平臺 控制系統在山東信發(fā)鋁電集團新疆農六師煤電有限公司碳素廠(chǎng)和鋁廠(chǎng)項目中的應用

摘要:
本文通過(guò)對山東信發(fā)鋁電集團新疆農六師煤電有限公司碳素廠(chǎng)和電解鋁廠(chǎng)項目中的GE 智能平臺 RX3i控制系統及上位機iFIX的介紹，向讀者描述GE智能平臺RX3i控制系統及軟件產(chǎn)品在碳素廠(chǎng)和電解鋁廠(chǎng)應用的一套完整解決方案。
關(guān)鍵字：GE智能平臺  RX3i  iFIX  碳素 電解鋁

項目名稱(chēng)
山東信發(fā)鋁電集團新疆農六師煤電有限公司碳素廠(chǎng)和電解鋁廠(chǎng)項目，屬于有色金屬行業(yè)。

應用背景
山東信發(fā)鋁電集團有限公司始建于1972年，現有所屬企業(yè)及控股公司50余家，職工15000余人，是一家集發(fā)電、供熱、電解鋁、氧化鋁、碳素、氟化鹽、中高密度板、味精、鋁深加工等十大產(chǎn)業(yè)鏈條于一體的現代化大型企業(yè)集團。
新疆農六師煤電有限公司是山東信發(fā)集團響應國家西部大開(kāi)發(fā)的政策，于2009年六月份開(kāi)始到新疆五家渠市112團投資興建的一家集發(fā)電、再生鋁、碳素、蘭炭等產(chǎn)品于一體的大型企業(yè)。新疆農六師煤電有限公司主要包括發(fā)電廠(chǎng)、碳素廠(chǎng)和鋁廠(chǎng)，三個(gè)主要生產(chǎn)廠(chǎng)。

客戶(hù)需求
信發(fā)集團新疆項目是自治區、兵團重大招商引資項目。公司預計總投資300億元人民幣，建設總規模160萬(wàn)噸再生鋁、八臺36萬(wàn)千瓦熱電機組、120萬(wàn)噸蘭炭、60萬(wàn)噸碳素、36萬(wàn)噸瀝青。公司一期工程投資70億元人民幣，建設37萬(wàn)噸再生鋁、四臺36萬(wàn)千瓦熱電機組、60萬(wàn)噸蘭炭、30萬(wàn)噸碳素及電器開(kāi)關(guān)、保溫材料、氧氣乙炔、鋁深加工等其他配套項目。項目由前期的籌建階段進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性建設階段的時(shí)間較短，全體公司領(lǐng)導班子的帶領(lǐng)下，公司上下團結一心，艱苦奮戰，力爭2010年7月一期工程正式投產(chǎn)。
由于時(shí)間的緊迫，客戶(hù)不僅僅需要可靠的控制系統產(chǎn)品，更需要易于掌握、集成、擴展、技術(shù)先進(jìn)的控制系統，并且該系統也易于維護，以降低后期的運行成本。同時(shí)客戶(hù)也提出了新的要求，不但要實(shí)現設備的區域監控，也希望能夠實(shí)現全廠(chǎng)的集中監控。在保證系統功能的前提下，希望平臺提供商能夠提供較為經(jīng)濟的系統軟件解決方案。

解決方案
為了滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，要一套可靠性高、易于操作、維護方便、性?xún)r(jià)比高的一套自動(dòng)化控制系統。結合GE 智能平臺的先進(jìn)控制器產(chǎn)品的特點(diǎn)，GE 智能平臺沈陽(yáng)辦事處的工作人員積極同設計院、用戶(hù)技術(shù)負責人員進(jìn)行技術(shù)交流，給出了一套適合于用戶(hù)需求的自動(dòng)化控制系統方案。
碳素廠(chǎng)和鋁廠(chǎng)大致包括以下工藝流程：電解煙氣凈化、超濃相輸送、氧化鋁倉庫及輸送系統、原料倉庫、煅燒車(chē)間、瀝青熔化、生陽(yáng)極車(chē)間、焙燒及炭塊庫、陽(yáng)極組裝及殘極處理、電解空壓站、碳素空壓站、余熱蒸汽鍋爐房、余熱熱媒鍋爐及泵房、電解凈化循環(huán)水、整流所循環(huán)水、鑄造循環(huán)水、煅燒循環(huán)水、生陽(yáng)極循環(huán)水、組裝循環(huán)水、焙燒凈化循環(huán)水、空壓站循環(huán)水、全廠(chǎng)加壓泵房、生活污水處理站、生產(chǎn)廢水處理站等等。該項目中使用GE智能平臺RX3i系統控制的設備大致有：4000L預熱式混捏鍋   8個(gè)，使用8套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統來(lái)實(shí)現控制；2臺12t/h風(fēng)掃式球磨機，使用2套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統來(lái)實(shí)現控制；1臺5t/h 500T型殘極破碎機，使用1套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統來(lái)實(shí)現控制；5臺300t/h氣墊式皮帶輸送機使用5套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統來(lái)實(shí)現控制；余熱鍋爐，使用RX3i單機控制器及其I/O實(shí)現控制；蒸汽鍋爐，使用RX3i單機控制器及其I/O實(shí)現控制；澆鑄機，使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；3臺 40t/h 雙齒輥破碎機，使用3套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；4臺1848型 40t/h振動(dòng)篩，使用4套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；2臺1648型 20t/h振動(dòng)篩，使用2套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；3套使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O控制的編組機組 ；1臺 10t/h PF1007型反擊式破碎機 ，使用 RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；2臺 35t/h鄂式破碎機，使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實(shí)現控制；3臺58室焙燒爐  共使用了51套90-30單機控制器及90-30系列I/O模塊。
此外在電解、焙燒煙氣凈化系統，堆垛天車(chē)控制系統、懸鏈控制系統中也使用了GE智能平臺RX3i單機控制系統。在陽(yáng)極組裝工藝段中還使用GE智能平臺VersaMation運動(dòng)控制器及Quick panel View觸摸屏產(chǎn)品。
根據碳素廠(chǎng)和鋁廠(chǎng)工藝流程和結構，控系統主要分為三個(gè)層次。這三層次是上位機監控平臺層、現場(chǎng)設備控制層及I/O網(wǎng)絡(luò )層。這三個(gè)層次分別使用了GE 智能平臺的軟件、RX3i 高性能、先進(jìn)控制系統以及RX3i 本地I/O系統和VersaMax 遠程I/O系統來(lái)實(shí)現控制。解決方案可大致分為以下三個(gè)部分。
§    高速以太通訊網(wǎng)絡(luò )。
§    RX3i 高性能、先進(jìn)控制控制器及其RX3i本地I/O系統和VersaMax 遠程I/O系統。
§    上位機操作員站和工程師維護工作站。

系統結構圖可以參見(jiàn)圖1和圖2所示。



圖1 電解鋁廠(chǎng)系統結構圖



圖2 碳素廠(chǎng)系統結構圖

1、高速以太通訊網(wǎng)絡(luò )
以太網(wǎng)通訊快速地發(fā)展與廣泛地普及，其無(wú)可比擬的高速與互聯(lián)互通的優(yōu)勢，使以太網(wǎng)通訊成為目前世界上工業(yè)控制領(lǐng)域高速通訊的事實(shí)標準與未來(lái)通訊的發(fā)展趨勢。
工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的低成本，高實(shí)效，高擴展性及高智能的魅力，吸引著(zhù)越來(lái)越多的制造業(yè)的廠(chǎng)商。
GE IP 自動(dòng)化產(chǎn)品很好地支持工業(yè)以太網(wǎng)通訊，可以用于控制層設備之間、控制層與遠程I/O 之間、控制層與人機界面HMI/觸摸屏之間的通訊。GE IP 工業(yè)以太網(wǎng)通訊產(chǎn)品支持以下工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議：
?    ?? SRTP TCP/IP 協(xié)議
?    ?? EGD 協(xié)議
?    ?? Modbus TCP/IP 協(xié)議
在本列應用中，主要采用SRTP TCP/IP 協(xié)議。SRTP TCP/IP 協(xié)議，即Service Request Transport Protocol，其基于Client/Server 結構、Request/Reply 方式進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，Client 對Server 發(fā)出讀/寫(xiě)數據Request，Server 對Client 返回相應Reply。SRTP TCP/IP 協(xié)議可以用于GE IP 產(chǎn)品的控制器間數據通訊、編程組態(tài)下載、控制器與HMI通訊等。
SRTP TCP/IP 協(xié)議支持通用型的Hub、Switch、Router產(chǎn)品。  

2、RX3i 高性能、先進(jìn)控制控制器及其本地I/O系統和VersaMax
遠程I/O系統。
作為GE 智能平臺新一代的過(guò)程自動(dòng)化控制器，PAC系統在操作系統之上設計了一個(gè)通用的、適合于多平臺的(包括硬件平臺和操作系統平臺)、便于移植的、輕便的控制引擎(control engine)，集成了包括邏輯控制、運動(dòng)控制、過(guò)程控制和人機界面在內的多領(lǐng)域解決方案，從而保證使用PAC系統的用戶(hù)可以使其編制的應用程序獲得最大的應用收益，并且還可以方便地優(yōu)化其自動(dòng)化平臺，從而不需重新設計整個(gè)系統，就可以不斷獲得越升的系統性能。
此外,GE智能平臺的RX3i控制系統還具有以下的應用優(yōu)點(diǎn)：標配Intel Pentium III 300和1000MHz CPU處理器，CPU內部集成10M或64M用戶(hù)內存,應用標準的工業(yè)PCI總線(xiàn)標準，使用12或16槽PCI機架，底板速度提高到27M,真正支持熱插拔使用。使用PCI總線(xiàn)底板來(lái)支持高速PCI數據傳輸率，支持標準底板使第三方可以方便的開(kāi)發(fā)I/O、通信、動(dòng)作控制、可視和其它模塊。RX3i底板也可匹配90?-30系列I/O模塊。
RX3i控制系統提供了豐富的I/O接口模塊（包括智能型I/O接口模塊和非智能型I/O接口模塊）,適合于從簡(jiǎn)單到復雜的應用。此外系統還提供了多種網(wǎng)絡(luò )通訊模塊，如以太網(wǎng)通訊模塊IC695ETM001，PROFIBUS總線(xiàn)通訊模塊IC695PBM300和IC695PBS301。
VersaMax PLC是一種更易于使用、價(jià)格合理、性能卓越的PLC。VersaMax提供了廣泛的I/O模塊、電源模塊和通訊模塊。通訊支持TCP/IP以太網(wǎng)、Profibus DP、DeviceNet和Modbus RTU協(xié)議。模塊具有帶電熱插拔功能。多種類(lèi)型的底座和接插式端子提供了接線(xiàn)的靈活性。

3、上位機操作員站和工程師維護工作站
圖3 懸鏈系統操作畫(huà)面    
此系統中設立了5臺機操作員站HMI站和一臺工程師維護工作站。
操作員站上安裝并運行PROFICY HMI/SCADA-iFIX 軟件，作為原GE智能平臺的工業(yè)自動(dòng)化軟件解決方案家族中的HMI/SCADA解決方案，強大的VBA腳本功能和靈活易學(xué)的特點(diǎn)，使得其在國內外有著(zhù)廣泛的用戶(hù)群。其真正的分布式、客戶(hù)/服務(wù)器結構包括可靈活構造的服務(wù)器（SCADA Server）和客戶(hù)端（iClient 、iClientTS 和 iWebServer），無(wú)論是客戶(hù)端應用，還是第三方或用戶(hù)自定義應用均可讀取SCADA Server實(shí)時(shí)數據，實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫(huà)面、趨勢、報表、批次控制、MES等應用。這些應用既可以與SCADA Server運行在同一臺計算機；也可通過(guò)Intranet、Internet 分布在網(wǎng)絡(luò )中不同的Server或Client節點(diǎn)上運行，十分適合多節點(diǎn)系統的應用。無(wú)論是 Server和Client 功能運行在單一計算機，實(shí)現簡(jiǎn)單的單機人機界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò )復雜的分布式多Server和多Client數據采集和控制系統，iFIX都表現出優(yōu)異的性能。該產(chǎn)品非常易于使用，同時(shí)又適合于實(shí)時(shí)控制和監視，可以將它配置成從單個(gè)節點(diǎn)到多節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )系統形成不同的規模，具有很強的可擴展性。

PROFICY HMI/SCADA- iFIX軟件能夠應用在各種不同類(lèi)型的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，諸如汽車(chē)，航天，石油與天然氣，化工，石化，食品加工，飲料，制藥，紙漿與造紙，管線(xiàn)，金屬，水與廢水處理，交通以及其它行業(yè)。

圖4 煅燒爐系統監控畫(huà)面

工程師站上除安裝了PROFICY HMI/SCADA- iFIX 軟件，還安裝了控制器編程組態(tài)軟件：Proficy Logic Developer-PLC。用來(lái)開(kāi)發(fā)和維護系統的應用軟件。



圖5 空壓站及循環(huán)水系統監控畫(huà)面
GE 智能平臺的開(kāi)發(fā)的Historian數據庫，具有分布式的數據采集，C/S結構，可在多種環(huán)境下運行，高效的數據存儲方式，具有豐富的客戶(hù)端數據處理和分析工具，可擴展的數據協(xié)同應用，并且提供ODBC/JDBC/OLE DB接口以及工業(yè)標準規范OPC和DDE，提供圖形化的應用開(kāi)發(fā)界面，支持WEB訪(fǎng)問(wèn)方案，提供報表開(kāi)發(fā)工具等優(yōu)異特性，所以成為企業(yè)底層控制網(wǎng)絡(luò )和上層管理信息系統網(wǎng)絡(luò )連接的最佳選擇。IH數據庫是一個(gè)模塊化軟件系統，主要分為客戶(hù)端模塊和服務(wù)器端模塊，客戶(hù)端模塊負責實(shí)時(shí)數據的采集，服務(wù)器端模塊負責數據采集設置、壓縮、存儲等工作。
歷史數據的查詢(xún)、趨勢功能幫助工廠(chǎng)人員關(guān)注解決問(wèn)題和優(yōu)化工廠(chǎng)性能，而不是簡(jiǎn)單地跟蹤數據。當一個(gè)嚴重的問(wèn)題發(fā)生時(shí)，工廠(chǎng)人員可以快速地訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自服務(wù)器端中存儲的數據，同時(shí)使用簡(jiǎn)單的拖拽技術(shù)建立一個(gè)數據趨勢顯示，從而快速和有效地說(shuō)明工藝問(wèn)題。

實(shí)施結果
通過(guò)與GE 智能平臺的合作，由于控制器產(chǎn)品的可靠性和穩定性，以及軟件產(chǎn)品的易于使用性，縮短了項目開(kāi)發(fā)周期，節約了項目實(shí)施成本，該項目一期已于2010年7月中旬投產(chǎn)，提高了工廠(chǎng)運行效益。該項目一期投產(chǎn)后，形成的產(chǎn)值將超過(guò)160億元，利稅超過(guò)16億元，將極大拉動(dòng)當地經(jīng)濟的發(fā)展，促進(jìn)發(fā)展當地工業(yè)，促進(jìn)少數民族地區的繁榮和穩定，能提供更多的就業(yè)機會(huì )，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益顯著(zhù)。同時(shí)也為GE 智能平臺控制器產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品在電解鋁生產(chǎn)、碳素生產(chǎn)領(lǐng)域中的應用提供了良好的開(kāi)端。



關(guān)于GE智能平臺

GE智能平臺是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶(hù)提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩?hù)提供一個(gè)獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員。想獲取更多信息，請訪(fǎng)問(wèn)：www.ge-ip.com/cn。
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