800xA自動化控制系統在水泥廠的應用

曲翌，葉小衛，叢嘉慶，田哲

我公司總承包的某境外水泥生產線生產工藝采用新型干法技術，2016年投產運行。該項目應用800xA自動化控制系統，承建范圍涵蓋聯合水泵站、輔料破碎及輸送、石灰石破碎、原料粉磨、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨、水泥包裝系統。

1 系統簡介

800xA系統由控制器、數據通訊系統、冗余連接和屬性服務器、工程師站和操作員站組成，運行環境為Windows 7系統。控制器采用AC800M系列控制器，同時IO從站通過Profibus-DP網絡與控制器進行數據通信。人機界面基于Graphic Builder進行編輯，系統采用的是冗余服務器/客戶端結構。下位機采用AC800M系列控制器，完成對現場高低壓電機、現場小型PLC、執行器、儀表以及PID回路等的精準控制。

2 操作流程

中控操作面板有“機旁”和“集中”兩種操作模式，默認情況下是“集中”模式。本項目優先采用“集中”模式，操作員可以通過中控操作面板彈出窗口的“Local”按鈕（本地）和“Central”按鈕（集中）在兩種模式之間切換。如果電機正在“機旁”方式下運行，當操作員將電機調整到“集中”模式，電機將立刻停止運行；如果電機正在“集中”模式下運行，當操作員將電機調整到“機旁”模式，此時設備將不會停止運行。現場各車間的電機按照工藝流程分為若干組（如：入磨輸送組、物料循環組、油站組、輥磨液壓組等），每組控制若干個現場設備，組內電機設備既能成組順序啟停，也能單獨啟停。在操作員站的顯示畫面中，電機至少能顯示備妥、運行、停止、故障等基本狀態信息。現場設備啟動前，自動化控制系統通過啟動信號板發出啟動預警信號。設備成組啟動過程中，若有任一臺設備發生故障，已經運行的設備將繼續運行；若故障排除，再次發出成組啟動命令，將啟動其他設備。

3 網絡架構

考慮到800xA系統的穩定性以及水泥生產的連續性，本項目的800xA系統網絡構架采用了工業以太網（TCP/IP協議）環網結構，大體分為控制管理層和現場層兩部分。

控制管理層：全廠設置一個中央控制室（設有操作員操作站、工程師站以及各種打印設備），完成主要生產車間的電動機和各種用電設備的順序邏輯控制、控制參數的檢測、回路自動控制等。再根據生產及工藝流程的需要，將中央控制室所控制的區域分為若干個現場控制站（聯合水泵站、輔料破碎及輸送、石灰石破碎、原料粉磨、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨、水泥包裝）及遠程站（熟料儲存、石灰石儲存、原料調配），如圖1所示。現場控制站中的各種處理器模件機柜將放置在車間電力室中，通過通訊網絡與中央控制室操作站相連，組成集散型計算機控制系統。全廠共配置了9個現場控制器（每個控制器具有獨立的電源、通信模件、通訊接口）、1臺工程師站（實現系統全局編程和調試）、4臺雙屏操作員站、冗余800xA屬性與連接服務器（負責整個DCS系統數據的讀取、存儲、傳輸和OPC通訊，運行在Windows 2008 Server系統上）、1臺MIS服務器（負責管理信息數據的記錄、存儲）以及工業級以太網交換機設備。遠距離通訊的網絡介質采用光纜（如：熟料儲存、石灰石儲存、原料調配站的通訊），通過OPC通信協議實現和MIS系統（管理信息系統）的數據交換。

圖1 計算機系統拓撲圖

現場層：本項目配置有S800系列I/O模件，第三方PLC站（均采用Profibus DP協議通訊），現場智能儀表（采用Profibus PA協議通訊）等。

4 組態方式

本項目系統組態主要使用FBD功能塊語言。800xA系統具備水泥廠常用的控制功能塊：如單向、雙向膠帶機控制功能塊，普通電機的控制功能塊，執行器的控制以及設備的成組控制（組啟/停）功能塊等，同時，800xA系統自帶定時器、選擇、PID、報警、模擬量等豐富的功能塊，這些功能塊組合起來，可滿足現場各種設備的不同啟停要求。常用功能塊主要有DSI啟動連鎖、DPI安全連鎖、DEI工藝連鎖方式，它們在設備的成組、單機、本地、遠程操作模式下，相應的連鎖有效，各連鎖條件具備后，操作員站畫面上會顯示出顏色的變化。

圖2 普通單向電機功能塊對應各管腳的說明

圖3 普通單向電機功能塊面板示意圖

5 功能塊實例

普通單向電機功能塊可以用作風機的手動、自動控制、單機控制。根據該功能塊的輸入/輸出管腳的功能，可連接相應的輸入/輸出條件，如組啟組停，連鎖條件、備妥、反饋信號，本地啟停等。圖2所示為普通單向電機功能塊對應各管腳的說明，圖3為普通單向電機功能塊的面板示意。

6 結語

自項目投產以來，800xA系統運行穩定、可靠，操作方便，監控及報警信息直觀，極大地提高了水泥生產線生產效率，并確保了生產監控的安全可靠。實際運行證明，800xA自動化控制系統的控制方案是一種值得推廣的先進控制方案。■