800xA自动化控制系统在水泥厂的应用

2020-10-30曲翌叶小卫丛嘉庆田哲

水泥技术 2020年5期

曲翌，叶小卫，丛嘉庆，田哲

我公司总承包的某境外水泥生产线生产工艺采用新型干法技术，2016年投产运行。该项目应用800xA自动化控制系统，承建范围涵盖联合水泵站、辅料破碎及输送、石灰石破碎、原料粉磨、烧成窑尾、烧成窑头、水泥粉磨、水泥包装系统。

1 系统简介

800xA系统由控制器、数据通讯系统、冗余连接和属性服务器、工程师站和操作员站组成，运行环境为Windows 7系统。控制器采用AC800M系列控制器，同时IO从站通过Profibus-DP网络与控制器进行数据通信。人机界面基于Graphic Builder进行编辑，系统采用的是冗余服务器/客户端结构。下位机采用AC800M系列控制器，完成对现场高低压电机、现场小型PLC、执行器、仪表以及PID回路等的精准控制。

2 操作流程

中控操作面板有“机旁”和“集中”两种操作模式，默认情况下是“集中”模式。本项目优先采用“集中”模式，操作员可以通过中控操作面板弹出窗口的“Local”按钮（本地）和“Central”按钮（集中）在两种模式之间切换。如果电机正在“机旁”方式下运行，当操作员将电机调整到“集中”模式，电机将立刻停止运行；如果电机正在“集中”模式下运行，当操作员将电机调整到“机旁”模式，此时设备将不会停止运行。现场各车间的电机按照工艺流程分为若干组（如：入磨输送组、物料循环组、油站组、辊磨液压组等），每组控制若干个现场设备，组内电机设备既能成组顺序启停，也能单独启停。在操作员站的显示画面中，电机至少能显示备妥、运行、停止、故障等基本状态信息。现场设备启动前，自动化控制系统通过启动信号板发出启动预警信号。设备成组启动过程中，若有任一台设备发生故障，已经运行的设备将继续运行；若故障排除，再次发出成组启动命令，将启动其他设备。

3 网络架构

考虑到800xA系统的稳定性以及水泥生产的连续性，本项目的800xA系统网络构架采用了工业以太网（TCP/IP协议）环网结构，大体分为控制管理层和现场层两部分。

控制管理层：全厂设置一个中央控制室（设有操作员操作站、工程师站以及各种打印设备），完成主要生产车间的电动机和各种用电设备的顺序逻辑控制、控制参数的检测、回路自动控制等。再根据生产及工艺流程的需要，将中央控制室所控制的区域分为若干个现场控制站（联合水泵站、辅料破碎及输送、石灰石破碎、原料粉磨、烧成窑尾、烧成窑头、水泥粉磨、水泥包装）及远程站（熟料储存、石灰石储存、原料调配），如图1所示。现场控制站中的各种处理器模件机柜将放置在车间电力室中，通过通讯网络与中央控制室操作站相连，组成集散型计算机控制系统。全厂共配置了9个现场控制器（每个控制器具有独立的电源、通信模件、通讯接口）、1台工程师站（实现系统全局编程和调试）、4台双屏操作员站、冗余800xA属性与连接服务器（负责整个DCS系统数据的读取、存储、传输和OPC通讯，运行在Windows 2008 Server系统上）、1台MIS服务器（负责管理信息数据的记录、存储）以及工业级以太网交换机设备。远距离通讯的网络介质采用光缆（如：熟料储存、石灰石储存、原料调配站的通讯），通过OPC通信协议实现和MIS系统（管理信息系统）的数据交换。

图1 计算机系统拓扑图

现场层：本项目配置有S800系列I/O模件，第三方PLC站（均采用Profibus DP协议通讯），现场智能仪表（采用Profibus PA协议通讯）等。

4 组态方式

本项目系统组态主要使用FBD功能块语言。800xA系统具备水泥厂常用的控制功能块：如单向、双向胶带机控制功能块，普通电机的控制功能块，执行器的控制以及设备的成组控制（组启/停）功能块等，同时，800xA系统自带定时器、选择、PID、报警、模拟量等丰富的功能块，这些功能块组合起来，可满足现场各种设备的不同启停要求。常用功能块主要有DSI启动连锁、DPI安全连锁、DEI工艺连锁方式，它们在设备的成组、单机、本地、远程操作模式下，相应的连锁有效，各连锁条件具备后，操作员站画面上会显示出颜色的变化。