作為全球能效管理專(zhuān)家施耐德電氣為100多個(gè)國家的能源及基礎設施、工業(yè)、數據中心及網(wǎng)絡(luò )、樓宇和住宅市場(chǎng)提供整體解決方案， 其中在能源與基礎設施、工業(yè)過(guò)程控制、樓宇自動(dòng)化和數據中心與網(wǎng)絡(luò )等市場(chǎng)處于世界領(lǐng)先地位，在住宅應用領(lǐng)域也擁有強大的市場(chǎng)能力。公司致力于為客戶(hù)提供安全、可靠、高效的能源施耐德 Quantum DCS系統 被成功的運用于Schneider電氣公司干法水泥中。

近年來(lái)，我國水泥工業(yè)正處于技術(shù)結構和產(chǎn)品結構調整時(shí)期，根據國家產(chǎn)業(yè)結構調整政策，促使國內水泥工業(yè)尤其是帶預分解窯的新型干法技術(shù)工藝得到了快速發(fā)展。

Schneider是中國建材局下屬的中國聯(lián)合水泥分公司，一期工程采用日本三菱公司先進(jìn)的窯外預分解技術(shù)，建設3000T/D熟料水泥新型干法生產(chǎn)線(xiàn)，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝對全廠(chǎng)電氣自動(dòng)化控制有很高的要求。公司在綜合考慮了各種因素后，最終確定采用性能價(jià)格比較高的法國施耐德Quantum DCS系統。通過(guò)選用Quantum和Momentum之間的通訊組合，對全廠(chǎng)所有設備進(jìn)行了安全可靠的電氣自動(dòng)化控制，得到了很好的效果。

一、水泥生產(chǎn)工藝流程：

石灰石、砂巖、鐵粉、粉煤灰均化后按一定比例配料混合，經(jīng)生料立磨粉碎研磨制成生料粉。生料粉經(jīng)過(guò)均化送至預熱器，再經(jīng)五級懸浮預熱器進(jìn)行預熱，并投入分解爐進(jìn)行窯外預分解，同時(shí)原煤經(jīng)過(guò)粉磨制得的煤粉送至窯頭煅燒和分解爐進(jìn)行無(wú)焰燃燒。預熱后的料粉進(jìn)入回轉窯高溫煅燒，燒成熟料，高溫的熟料塊再經(jīng)過(guò)蓖冷機進(jìn)行冷卻和破碎，然后均化儲存水泥熟料。水泥熟料加入石膏、混合材、粉煤灰再按一定比例配料混合，經(jīng)水泥磨粉磨制成不同標號的水泥成品，最后水泥成品經(jīng)袋裝和散裝向外發(fā)售。完成整個(gè)生產(chǎn)工藝流程。

二、Quantum集散控制系統簡(jiǎn)介：

根據新型干法水泥的生產(chǎn)工藝流程狀況，電氣拖動(dòng)設備運行，設備按工藝布局和連鎖步驟完成從原料配料、原料粉磨、生料煅燒、煤粉制備、熟料儲存、水泥粉磨、水泥包裝等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。該系統使設備保持在最大效率情況下運轉，電氣設備的安全和可靠對整個(gè)生產(chǎn)流程起到十分重要的作用。

隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò )在工業(yè)控制中得到了廣泛應用。尤其Ethernet網(wǎng)絡(luò )更是獨領(lǐng)風(fēng)騷，Windows 2000 Workstation和Windows 2000 Server內置的Ethernet協(xié)議運行穩定可靠，速度快。MonitorPro 的分布式數據庫結構充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)，在Ethernet網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現數據庫共享，數據交換能力強，實(shí)時(shí)性好，MonitorPro 的SQL/ODBC/OPC關(guān)系數據庫連接功能為實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化提供了很好的解決方案，在國內外得到廣泛應用。本方案采用光纖作為介質(zhì)，通訊速率達100M/s。系統計算機通過(guò)以太網(wǎng)通訊，將四個(gè)現場(chǎng)站的狀態(tài)和過(guò)程信息數據，在各控制室上位計算機上進(jìn)行工藝圖形顯示，以實(shí)現整個(gè)生產(chǎn)工藝環(huán)節的集中監控。實(shí)現整個(gè)系統的數據共享。所有到現場(chǎng)站的網(wǎng)絡(luò )均為雙網(wǎng)冗余。

Modicon TSX Quantum PLC自動(dòng)化系列產(chǎn)品是Schneider公司最新研究的成果，專(zhuān)門(mén)為適應過(guò)程控制需要而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。Modicon Quantum主機的邏輯是由在工業(yè)現場(chǎng)的輸入、輸出模塊來(lái)實(shí)現的，I/O模塊是經(jīng)I/O總線(xiàn)鏈接到主機，形成一個(gè)完整的控制系統，Momentum模板是電氣信號轉換器，它將送至和來(lái)自現場(chǎng)裝置的信號如限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、溫度傳感器、電磁閥、電動(dòng)執行器等信號轉換成CPU能夠處理的信號和格式。所有與總線(xiàn)相連的I/O模板都經(jīng)過(guò)光電隔離，確保模塊和通訊的安全和無(wú)故障運行。

在中央控制室內設置交換機和光電轉換設備，采用Ethernet協(xié)議可實(shí)現與現場(chǎng)站、生料質(zhì)量控制系統、生產(chǎn)管理系統（MIS）及其它系統的通訊。DCS系統和配料秤、變頻器的通訊采用硬接線(xiàn)或者M(jìn)b+通訊方式。

該系統可以組成較復雜的本地I/O站，遠程I/O站，分布式I/O站?？刂频妮斎胼敵鲂盘柾ㄟ^(guò)各種I/O模板連接實(shí)現，各種I/O模板把現場(chǎng)采集的模擬量信號和數字量信號傳送到處理器的CPU內，進(jìn)行信息處理和運算，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機把光纜信息傳輸至中央控制室供操作員操作，同時(shí)操作員把各種工藝要求命令通過(guò)光纜傳輸發(fā)送給處理器，控制現場(chǎng)設備的運行和參數自動(dòng)調整。

該系統具有編程、組態(tài)、監控、操作控制工藝過(guò)程及要求等，配置Concept 2.5編程軟件和Monitor Pro 7.0上位機圖形監控軟件，可對各個(gè)現場(chǎng)控制站進(jìn)行軟件編程，在線(xiàn)、離線(xiàn)調試，修改等功能。中控室通過(guò)軟硬件平臺，控制整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程。顯示生產(chǎn)工藝流程和相應的工藝動(dòng)態(tài)參數的實(shí)時(shí)變化趨勢、歷史數據及記錄；顯示各種報警狀態(tài)并發(fā)出聲光閃爍，打印畫(huà)面上各種實(shí)時(shí)參數、報警記錄等；對現場(chǎng)控制站的各種主機、輔機設備按照所編制的程序控制順序起停等?，F場(chǎng)控制通過(guò)軟硬件技術(shù)，利用Quantum CPU處理整個(gè)模塊所采集到的現場(chǎng)的各種信息，包括各種設備運行狀況和各種壓力、溫度、流量、料位、閥門(mén)開(kāi)度、主機的運行電流值等信號。各種實(shí)時(shí)參數利用通訊模塊在本站和其它站之間相互通訊，傳輸到中央控制室。

三、Quantum集散控制系統功能：

Modicon TSX Quantum PLC采用Intel奔騰處理器，無(wú)論是邏輯控制、順序控制、時(shí)序控制、過(guò)程控制、數學(xué)運算、PID調節指令，處理速度均高達0.09ms/k。系統模板所有通道都相互隔離，所有模板都可帶電插拔，系統運行可靠性很強。

每個(gè)Quantum CPU均可與Modbus和Modbus+節口想匹配，組成QuantumCPU+Momentum模塊化系統。CPU模板內部存儲器可用于存放用戶(hù)指令，控制信號的輸入或輸出通過(guò)各種I/O模板實(shí)現。本地I/O最多支持32個(gè)模板，遠程I/O最多支持31個(gè)分站，一臺主機可帶三個(gè)分布式I/O網(wǎng)絡(luò )，189個(gè)節點(diǎn)。本地、遠程分布式背板都可電源冗余。安裝節點(diǎn)超過(guò)100000個(gè)。
用于工業(yè)控制的局域網(wǎng)絡(luò )，通訊距離電纜500米，使用中繼器2000米，光纜12000米。100/1000M高速光纜連接，支持多種網(wǎng)絡(luò )標準，Modibus Plus、Interbus-S、Profibus DP。使用工業(yè)標準TCP/IP協(xié)議。采用屏蔽雙絞線(xiàn)易于安裝和拆卸。

四、Quantum集散控制系統配置：

Quantum集散控制系統選用Schneider公司Quantum系列控制器，整個(gè)系統主干網(wǎng)采用Modibus Plus局域網(wǎng)，其主干網(wǎng)采用光纜作為介質(zhì)，環(huán)形結構，具有冗余功能，當環(huán)路一個(gè)節點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)系統能自檢故障，并正常運行，不影響其它站之間的通訊。增強了系統的抗干擾能力，避免了高壓設備及功率變頻設備，通訊設備等可能造成的信號干擾。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統結構簡(jiǎn)單，可靠，硬件維護非常方便。

本系統采取窯頭和窯尾通過(guò)光纖同時(shí)進(jìn)中央控制室，一主一備，一旦任一路通訊出現問(wèn)題，系統會(huì )自動(dòng)切換，光纖環(huán)網(wǎng)的好處是在系統任何一個(gè)控制站都能通過(guò)移動(dòng)工程師站來(lái)訪(fǎng)問(wèn)其它的站點(diǎn)。

系統包括三個(gè)部分，即中央控制室、現場(chǎng)控制站和現場(chǎng)儀表。該DCS系統由工程師站，操作員站，通訊服務(wù)器以及光電轉換等設備組成，利用光纜把各個(gè)現場(chǎng)站組成環(huán)網(wǎng)，各個(gè)現場(chǎng)站之間相互備用，數據共享，大大提高了系統的可靠性和穩定性?，F場(chǎng)采集的信號由窯尾站和窯頭站同時(shí)進(jìn)入中央控制室軟件平臺，一主一備。提高了系統穩定性。中控室設置交換機和光纖轉換設備，采用Ethernet協(xié)議可實(shí)現與現場(chǎng)各站進(jìn)行通訊，還可把生料質(zhì)量控制，生產(chǎn)管理系統及其它系統之間進(jìn)行通訊。

該系統能滿(mǎn)足經(jīng)營(yíng)管理者隨時(shí)了解生產(chǎn)運行情況，并打印各種報表；供生產(chǎn)部門(mén)統計每月產(chǎn)量、功耗、能耗以及成本利潤等進(jìn)行核算；借助MIS工廠(chǎng)管理系統所建立的網(wǎng)絡(luò )平臺，可登陸Internet局域網(wǎng)瀏覽信息；供質(zhì)量管理部門(mén)隨時(shí)監控各個(gè)質(zhì)量參數的變化，及時(shí)調整參數的配比方案，達到優(yōu)質(zhì)高效地指導生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)；供應部了解設備損耗情況，能快速掌握易損件的備品備件情況，保障生產(chǎn)可靠運行；通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊設備可供動(dòng)力車(chē)間監控總降壓站（無(wú)人值守）各配電柜安全情況以及35KV兩段進(jìn)線(xiàn)、母聯(lián)、變壓器、電容器、電動(dòng)機保護監控、電量管理等情況；供中央控制室操作員根據現場(chǎng)設備狀況啟停設備，對DCS系統采集的各種模擬量信息經(jīng)過(guò)科學(xué)地分析，及時(shí)了解相關(guān)參數趨勢，歷史數據，和報警紀錄等，匯總出各種報表，上報質(zhì)量控制組，用于調整各種最佳參數方案，科學(xué)生產(chǎn)；工程師站可通過(guò)Concept 2.5編程軟件和Monitor Pro 7.0開(kāi)發(fā)版軟件對各個(gè)組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行編程、修改、調試、監控等，維護整個(gè)系統的可靠運行，同時(shí)利用監控后臺可幫助電氣維修工進(jìn)行疑難故障排除等。

本系統共設四個(gè)操作員站，均配制WIN2000 Workstation操作系統和Monitor Pro 上位圖形監控軟件，各操作站互為備用。上位機選用DELL原裝計算機（PⅢ2.2G，80G硬盤(pán)），彩色畫(huà)面，形象逼真，顯示直觀(guān)，操作方便。服務(wù)器采用SCSI服務(wù)結構，大硬盤(pán)存儲載體，負責和現場(chǎng)站通訊管理。另外配置一臺報警打印機各種操作利用鼠標控制生產(chǎn)設備，配合鍵盤(pán)修改工藝參數值。

每個(gè)現場(chǎng)控制站均包括CPU主機電源，I/O模塊，通訊模塊，光纖收發(fā)器，以太網(wǎng)通訊卡等。各現場(chǎng)控制站分別對各站電機、控制回路、執行機構、壓力/差壓變送器、溫度變送器、流量變送器、料位計、分析儀器等實(shí)現調節控制和監控。同時(shí)依靠先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )通訊功能，來(lái)完成整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程。

DCS系統中央控制室、每個(gè)現場(chǎng)控制站均設有3VA，2小時(shí)在線(xiàn)UPS電源，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的暢通和現場(chǎng)一些重要設備的參數能夠傳輸至操作員，提高了DCS自動(dòng)控制系統安全可靠性。

工廠(chǎng)內部的所有信息傳輸都通過(guò)Schneider公司創(chuàng )建的Quantum DCS系統運作的游刃有余。因此說(shuō)，我們選擇Schneider公司的產(chǎn)品，就是選擇了它的系統的安全性和可靠性，就是選擇了源源不斷的效益和高額的利潤。

高配制的網(wǎng)絡(luò )系統以及功能完善的Quantum DCS系統，為Schneider電氣營(yíng)造了快速穩定的智能控制系統。因此說(shuō)，Quantum DCS系統在3000T/D熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)的應用是成功的。