生产控制系统通讯网络实施浅析

陶明

（云锡股份公司铜业分公司，云南个旧661000）

生产控制系统通讯网络实施浅析

陶明

（云锡股份公司铜业分公司，云南个旧661000）

以云锡某铜冶炼项目为例，分析了大型冶炼项目中多套生产控制系统和生产工艺设备自动控制装置实现网络连接的具体操作。实践证明，本项目中横河DCS多项目网络连接、横河DCS与小型成套设备通讯连接以及采取OPC通讯的方式实现与大型成套设备连接，均实现了工艺数据的实时数据采集上传，能满足生产工艺监控管理的需要。

DCS；可编程控制器；通讯网络；PIMS网络配置；网络连接

随着生产自动化控制系统的广泛应用，在大型冶炼项目中，往往会配置有多套生产控制系统和多套生产工艺设备自动控制装置，因此对生产控制系统和自动控制装置进行网络连接是实现生产工艺监控、连锁以及生产综合信息管理的基本要求。本文拟以云锡100 kt铜冶炼项目为例，对生产控制系统通讯网络连接的实施进行分析探讨。

1 项目控制系统配置

在云锡100 kt铜冶炼项目中，生产控制系统主要以横河DCS和西门子PLC为主，其作用是对铜冶炼生产工艺进行检测、控制、监示、记录等。其中多项配套项目都采用横河DCS,如氧气站、烟气制酸等；电解系统主要采用西门子公司的S7-300、S7-400可编程控制器，部分大型成套设备如双圆盘浇铸机组、余热发电机组、阴极剥片机组等配套西门子公司的S7-300可编程控制器,其余小型成套设备则配套西门子公司的S7-200可编程控制器。主要配置如表1所示。

2 控制系统网络连接

2.1 横河DCS网络连接

在本项目中,熔炼吹炼区域配套了1套PCS系统和1套CCS系统，氧气站区域和烟气制酸区域各配套了1套控制系统，4套系统相互独立，均采用的是横河DCS系统。为了达到生产工艺的跨区域监控要求，必须对横河DCS系统进行通信网络连接，通过配置三层交换机、光纤网络线路及相关授权软件（包括多项目组态软件和多项目监视软件），实现了4套DCS系统的网络连接，其网络连接系统图如图1所示：

表1 控制系统配置

图1 横河DCS系统网络连接示意

利用以上连接方式实现了横河DCS系统的相互通信，达到了生产工艺跨区域的监控要求。如在氧气站系统对熔炼吹炼系统的氧气压力调节放空阀的控制，方法如下：1)在3#控制域内完成压力调节PID回路的组态；2）在2#控制域内完成对调节阀进行操作的流程图画面；3)组态完成后下载组态程序。这样就可实现在氧气站控制室对3#域内中方系统的氧气压力调节阀的监控操作。

2.2 横河DCS与成套设备装置的网络连接

成套设备大多采用S7-200、S7-300可编程控制器，在S7-200可编程控制器中配置EM277与DCS通讯卡件ALP111相连接，通过采用Profibus-DP协议实现与DCS系统的通讯；在S7-300可编程控制器中，通过可编程控制器自带的DP接口,采用Profibus-DP协议通讯,与DCS通讯卡件ALP111相连接,完成与DCS系统的通讯；鼓风机房供风系统采用的韩国LS产电G4L系列可编程控制器，则利用RS485接口，通过 Modbus协议与 DCS通讯模块ALR121连接，达到在DCS监视鼓风机系统的目的。相关连接示意如下图2所示。

图2 横河DCS与PLC控制器通讯连接示意

通过Profibus-DP通信，仅中方DCS系统就实现了对38套设备装置的监视和控制，涉及上千个检测点，做到了集中监视、分散控制，为后续实施的生产信息综合管理项目打好了基础。

2.3 大型成套设备装置的网络连接

本项目中大型成套设备装置主要来自国外，其工艺操作与控制相对独立，自成一套完整的监控系统,都采用西门子公司的S7-300可编程控制器进行工艺过程控制,如电解剥片机组、阳极整型机、双圆盘浇铸机组、INBA水淬系统等。但是为了满足生产信息综合管理的要求，对部分成套设备通过OPC的方式进行了网络连接。

3 生产信息化管理系统网络连接

如前撰述，各生产工艺自动化控制虽已建立完善，并进行了部分网络互联，但就系统的完整性而言，仍存在生产信息的“孤岛”，满足不了生产综合信息化管理的要求，因此有必要对各生产工艺数据进行采集，以形成一套完整的PIMS系统。

3.1 现阶段PIMS系统状况

现有项目中已存在2套分别独立的小型PIMS系统，分别是外方PCS系统中的横河ExaOPC系统以及进口成套设备中剥片机组、阳极整形机、电解吊车等联网组成的基于Microsoft Silverlight平台开发的TIMS系统。余下的控制系统初期配置均无PIMS系统。

1）外方PCS系统中的PIMS。外方DCS系统的控制系统为CENTUM VP，并配有DASS服务器，软件为横河公司的Exaquantum R2.5，即横河的工厂信息管理系统，服务器的操作系统为Windows 2008 server。以其内部的DCS系统内形成了一套小型的PIMS系统，主要对DCS系统相关数据进行存储、记录，可实现对生产工艺数据的查询、分析、报告，以及工艺参数配方的计算等。其不足是未进行深入的开发和配置，没有实现WEB方式的发布与浏览访问。

2）电解成套设备的TIMS系统。电解车间配套的剥片机组、阳极整形机、吊车等为同一家公司提供,配有一套服务器,形成一套独立的小型TIMS系统。开发应用基于Microsoft Silverlight平台，可在IE等浏览器实现WEB访问浏览，主要实现了相关生产数据统计、报告等，其不足是未开发实现在线的工艺数据流程图浏览。

3.2 全系统PIMS网络配置与完善

要实现全公司综合生产信息化管理，须对全公司的生产控制系统进行网络连接与整合。其方案采用浙大中控的PIMS平台系统软件,从各生产控制装置的DCS系统和Wincc系统提供的OPC接口采集数据,上传实时数据,完成系统集成功能,实现公司办公网络内WEB浏览访问,部分网络配置连接情况如表2所示。

表2 部分网络配置连接情况

通过横河DCS系统多项目网络连接，DCS系统与各小型成套设备的通讯连接以及全厂PIMS系统的建设实施，基本完成了全公司生产控制系统的互连互通，满足了全司信息化建设的要求。其完整的全系统连接如图3所示。

图3 生产控制系统及PIMS系统连接示意

4 结语

综上分析,可以得出以下结论：1)在一个大型工程项目的建设实施过程中,所涉及的工艺相当繁杂,为了有效而精简地实施生产控制管理，在项目规划初期,有必要对主要的生产工艺流程所采用的控制系统进行统一配置或选型,最好采用同一类型品牌的控制系统,如该项目中电解采用的S7-400控制系统,要与其它配套项目使用的横河DCS控制系统相连接就相当困难。2）成套设备装置与控制系统的通信连接。本项目中小型成套设备装置与大型DCS控制系统采取通讯的方式连接，经过近两年的生产运行,证明是一种有效可靠的配置方式,能满足生产工艺监控的需要。3）对大型成套设备装置的通信连接,由于工艺控制监控自成体系,可以不和主要生产控制系统相连接，但为了满足PIMS项目的需要，在项目规划初期，有必要考虑对其数据进行采集、连接,以避免出现信息 “孤岛”。4）经过横河DCS多项目网络连接，横河DCS与小型成套设备通讯连接以及采取OPC通讯的方式实现与大型成套设备连接，实现了工艺数据的实时数据采集上传，为生产信息管理打下了基础。

Brief Analysis on Implementation of Communication Network for Production Control System

TAO Ming
(Copper Industry Branch Office of Yunnan Tin Company Limited,Gejiu,Yunnan 661000,China)

Taking a copper smelting project of Yunnan Tin Company Limited as an example,the paper analyzes detailed operation on network connection implemented by many sets of production control system and production process equipment automatic control device in large smelting projects.It proves in practice that henghe DCS multi-project network connection,communication connection between henghe DCS and small package equipment and large package equipment connection by using OPC communication method can realize real-time data collecting and uploading of process data and meet the requirement of production process monitoring management.

DCS;programmable controller;communication network;PIMS network configuration;network connection

TP273

B

1004-4345(2015)03-0066-03

2014-12-09

陶明（1962—），男，高级工程师，从事仪表控制管理工作。