上海新華XDC800系統(tǒng)在黔桂三合水泥項(xiàng)目的應(yīng)用

　　1. 概述
　　自80年代中期以來，集散型控制系統(tǒng)（DCS）在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，采用DCS系統(tǒng)的電力生產(chǎn)在調(diào)度管理、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量等方面都有較大提高。而當(dāng)時(shí)DCS控制系統(tǒng)主要依賴國(guó)外進(jìn)口，投入成本較高，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)欠缺，因而在建材生產(chǎn)上大都還停留在PLC可編程控制模式上，包括近年來國(guó)內(nèi)各大水泥設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的水泥生產(chǎn)線在內(nèi)。

　　由于近年來計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，DCS這種分散控制，集中管理的集散型控制系統(tǒng)已經(jīng)在世界水泥工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。采用這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)成組程序控制，過程量的采集、處理、顯示和調(diào)節(jié)。大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了工廠的管理和經(jīng)營(yíng)水平。水泥工藝過程是處理固體和粉狀物料的生產(chǎn)過程，風(fēng)、煤、料產(chǎn)生的熱工過程變化復(fù)雜，不可控因素較多。從過程控制的角度來看，是一個(gè)滯留時(shí)間長(zhǎng)、時(shí)間常數(shù)大、外來干擾多、相互干擾關(guān)系復(fù)雜的過程。

　　2007年黔桂總公司在水泥項(xiàng)目上起步，由南京凱盛院承擔(dān)三合水泥廠初步設(shè)計(jì)，在進(jìn)行DCS選型的過程中，經(jīng)過多加水泥生產(chǎn)線考察，調(diào)研了新華、浙大中控、和利時(shí)DCS在國(guó)內(nèi)同行業(yè)的應(yīng)用情況，我們借鑒了電力應(yīng)用國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解國(guó)內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，詳細(xì)了解和利時(shí)MACS五代、新華XDC800、浙大中控JX—300XP系統(tǒng)的硬件、軟件功能，堅(jiān)定了我們采用國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)的信心。

　　2009年2月DCS控制系統(tǒng)招標(biāo)，經(jīng)過公司領(lǐng)導(dǎo)決定，并從國(guó)內(nèi)排名前列的幾家控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠商調(diào)研了部分型號(hào)的控制系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線的使用情況（主要擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性幾個(gè)方面），決定采用國(guó)產(chǎn)新華XDC800系統(tǒng)對(duì)三合水水泥項(xiàng)目設(shè)備進(jìn)行控制。

　　三合水泥DCS系統(tǒng)由上海新華硬件、軟件成套供貨，并承擔(dān)全部工程應(yīng)用軟件組態(tài)與整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，三合工程建設(shè)自動(dòng)化小組配合新華進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、畫面組態(tài)、邏輯設(shè)計(jì)、聯(lián)機(jī)調(diào)試。自2009年6月起，DCS系統(tǒng)按照生料、燒成、制成三個(gè)工段與工藝設(shè)備同步投運(yùn)，到12月初全廠DCS系統(tǒng)成功投入運(yùn)行，DCS系統(tǒng)運(yùn)行正常，滿足了水泥生產(chǎn)的需要。

　　2. TiSNet  XDC800系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　TiSNet XDC800是工作于現(xiàn)場(chǎng)的一種新型過程控制系統(tǒng)（TiSNet 是“基于網(wǎng)絡(luò)的智能工業(yè)信息解決方案”的英語縮寫）。這種系統(tǒng)以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，應(yīng)用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)以及過程控制技術(shù)，組成不同應(yīng)用規(guī)模和要求的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，能適應(yīng)于分散在不同物理位置的生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)控制。TiSNet 系統(tǒng)便于設(shè)計(jì)、維護(hù)和操作使用，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。TiSNet 利用網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)，全面提升分散控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，不斷豐富系統(tǒng)所涵蓋的內(nèi)容，推出的新一代產(chǎn)品。

　　2.1  XDC8000系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　XDC8000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為二層結(jié)構(gòu)，每層完成其特定的功能。第一層為管理網(wǎng)XDCNET（信息網(wǎng)），主要完成不同裝置間的協(xié)調(diào)與企業(yè)內(nèi)部的管理通。第二層為控制網(wǎng)，主要完成控制站內(nèi)部各I／O模板與CPU模板之間的通訊，采用國(guó)際上較為成熟的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與國(guó)外流行的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本一致。

　　2.2　XDC800系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)
　　XDC800系統(tǒng)的操作員站采用標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)，一般采用研華或美國(guó)戴爾公司產(chǎn)品，配以標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和光電鼠標(biāo)，這種配置價(jià)格較便宜，兼容性好，且易于獲得備品備件。

　　XDC800系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的設(shè)計(jì)吸取了國(guó)外集散系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，硬件具有可靠性高、分散度高和可冗余配置的技術(shù)特色。

　　控制站I/O模板均為智能模板，具有自診斷、自恢復(fù)功能。系統(tǒng)的電源單元、CPU主控模板、各種I/O模板均可根據(jù)需要進(jìn)行冗余配置。由于各模板之間網(wǎng)絡(luò)通訊以及I/O模板全智能化，使得各模板均可在系統(tǒng)運(yùn)行中帶電拔插，減少了故障修復(fù)停機(jī)時(shí)間，采取這些措施大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　2.3 系統(tǒng)的軟件特點(diǎn)
　　OnXDC 軟件分兩部分：人機(jī)接口站（HMI）軟件和控制器（XCU）軟件。

　　XDC800系統(tǒng)軟件是在Window2000/XP 環(huán)境下組態(tài)與運(yùn)行，全漢化軟件，組態(tài)靈活，調(diào)試較方便。系統(tǒng)軟件分為離線組態(tài)軟件與在線軟件兩部分，任一操作站在安裝了離線軟件之后都可作為工程師站，進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用軟件組態(tài)。對(duì)模擬量控制提供功能塊圖組態(tài)，對(duì)開關(guān)量控制提供梯形圖組態(tài)，模擬量組態(tài)與開關(guān)量組態(tài)可相互調(diào)用。圖形生成主要由模板或用戶手繪生成，在用戶手繪生成的圖形中可加入動(dòng)態(tài)點(diǎn)、軟開關(guān)、熱鍵等。系統(tǒng)軟件具有較強(qiáng)的自診斷能力，在系統(tǒng)運(yùn)行中周期性對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及各模板的狀態(tài)進(jìn)行自診斷，提供狀態(tài)顯示報(bào)警。

　　3 三合水泥DCS系統(tǒng)
　　3.1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　三合水泥DCS系統(tǒng)按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。整個(gè)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照礦山、生料、燒成、水泥制成和包裝、余熱發(fā)電工段劃分，分設(shè)在礦山控制室和中控室、余熱發(fā)電、水泥包裝內(nèi)。DCS系統(tǒng)礦山設(shè)置一臺(tái)操作站，生料制備設(shè)置一臺(tái)操作站。燒成設(shè)置一臺(tái)操作站、水泥制成設(shè)置2臺(tái)操作站，余熱發(fā)電設(shè)置兩臺(tái)操作站，水泥包裝設(shè)置一臺(tái)操作站。工程師站設(shè)置兩臺(tái)控制站用于網(wǎng)絡(luò)管理及組態(tài)。

　　3.2　DCS系統(tǒng)的硬件配置
　　操作站均采用研華工控機(jī)，配22″LCD顯示器、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和光電鼠標(biāo)。為降低成本，原料配料、礦山進(jìn)入DCS控制，作為水泥包裝和窯中主控遠(yuǎn)程站。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)工程師站進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、測(cè)試、修改和下裝。

　　各控制站均為立式機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜內(nèi)配置CPU主控模板、電源單元、模擬量與開關(guān)量I/O模件、端子板等。控制站輸入/輸出的模擬量均為4～20mA、溫度信號(hào)直接進(jìn)入信號(hào)I/O模件，開關(guān)量采集均為24VDC信號(hào)。

　　全廠DCS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)為冗余配置，各控制站的系統(tǒng)電源單元和通道電源單元均為冗余配置。 通訊主網(wǎng)采用多模光纖進(jìn)行通訊，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

　　3.3 DCS系統(tǒng)的主要功能
　　DCS系統(tǒng)的主要控制功能包括過程參數(shù)檢測(cè)控制和工藝線機(jī)電設(shè)備起?？刂苾刹糠?。按照工藝聯(lián)鎖開機(jī)順序控制機(jī)電設(shè)備起停，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)聯(lián)鎖停機(jī)。系統(tǒng)檢測(cè)各熱工參數(shù)，并給定控制風(fēng)、料、煤、窯速等參數(shù)，穩(wěn)定工藝生產(chǎn)過程。

　　XDC800系統(tǒng)任一操作站都可對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行操作，比較適合全廠集中操作方式。對(duì)于三合水泥項(xiàng)目分散操作的要求，在進(jìn)行邏輯方案規(guī)劃時(shí)時(shí)，三合工程建設(shè)人員和新華軟件工程師經(jīng)常進(jìn)行技術(shù)溝通，根據(jù)每個(gè)操作站的控制范圍，組態(tài)相應(yīng)的控制畫面，保證每個(gè)操作站只響應(yīng)本工段內(nèi)的控制操作信息。各工段操作站顯示流程圖畫面、分組起停畫面、分組控制畫面、報(bào)警畫面和分組趨勢(shì)記錄畫面等，滿足各工段操作員的控制操作與生產(chǎn)監(jiān)視要求。

　　4 三合水泥項(xiàng)目DCS系統(tǒng)的工程實(shí)踐
　　4.1 DCS系統(tǒng)的調(diào)試
　　在設(shè)備組裝與拷機(jī)階段，我們派人去上海新華工程部檢查監(jiān)制，出廠前進(jìn)行了設(shè)備驗(yàn)收，確保系統(tǒng)質(zhì)量。同時(shí)我們組織系統(tǒng)維護(hù)工程師到新華公司進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，之后在現(xiàn)場(chǎng)安裝、組態(tài)過程中，派專人跟隨新華現(xiàn)場(chǎng)工程師學(xué)習(xí)，通過培訓(xùn)使他們對(duì)DCS系統(tǒng)與全廠自動(dòng)化裝備有了較全面的了解。

　　在設(shè)備安裝階段，由于安裝公司自動(dòng)化力量薄弱，造成大量接線錯(cuò)誤，因此對(duì)DCS系統(tǒng)所有I/O點(diǎn)進(jìn)行了檢查，并對(duì)接線錯(cuò)誤逐一糾正，只有接線檢查正確才允許通電調(diào)試。由于檢查調(diào)試的時(shí)間緊任務(wù)重，我們采用分組檢查，分組調(diào)試的辦法，在較短的時(shí)間里完成了調(diào)試任務(wù)。

　　在水泥設(shè)計(jì)院方面，仍采用最為落后的設(shè)計(jì)方案，在三合項(xiàng)目為了充分體現(xiàn)新一代DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，在建設(shè)規(guī)劃中，取消了溫度變送器，所有溫度信號(hào)直接進(jìn)入DCS溫度信號(hào)采集模件，標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)取消了信號(hào)隔離器，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)建設(shè)投入成本，并對(duì)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性完全沒有影響的前提下，節(jié)約了電纜鋪設(shè)量和電源容量。

　　4.2 DCS系統(tǒng)的投運(yùn)
　　三合水泥生產(chǎn)線由于建設(shè)安裝、調(diào)試時(shí)間緊，采用了邊施工、邊調(diào)試全面進(jìn)行的模式。每一工段DCS的投運(yùn)，都要先進(jìn)行無負(fù)荷聯(lián)動(dòng)試車與聯(lián)鎖停機(jī)試驗(yàn)考核，考核合格才能進(jìn)行帶負(fù)荷運(yùn)行。

　　DCS系統(tǒng)的投運(yùn)就要求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，系統(tǒng)組態(tài)與數(shù)據(jù)庫組態(tài)等根據(jù)建設(shè)工期分段擴(kuò)展，XDC800系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接與軟件修改下裝都較簡(jiǎn)單，每次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展都可在幾分鐘內(nèi)完成，對(duì)生產(chǎn)影響較小。

　　系統(tǒng)投運(yùn)初期，XDC800系統(tǒng)由于建設(shè)、運(yùn)行較叉進(jìn)行，多次發(fā)生電源被施工人員誤拉，造成系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備無法監(jiān)視。還由于接線錯(cuò)誤造成I/O模件損壞現(xiàn)象?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?/FONT>