CDI_DCS 系統(tǒng)在四川雙馬公司1500t/d生產(chǎn)線(xiàn)工程中的應(yīng)用

一．CDI_DCS 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院電氣自動(dòng)化所擁有一大批優(yōu)秀的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，他們不僅具有良好的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)和熟練運(yùn)用英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)等工具的能力，而且具有豐富的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

近幾年來(lái)成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院先后完成重慶水泥廠(chǎng)（2000t/d）、青海水泥廠(chǎng)（1500t/d）DCS系統(tǒng)軟件編程，伊朗克爾曼水泥廠(chǎng)（1000t/d）、江津水泥廠(chǎng)、雙馬水泥廠(chǎng)（1500t/d）DCS系統(tǒng)硬件軟件集成，都江堰拉法基水泥廠(chǎng)（3200T/D）軟件編制（和施耐德合作），都江堰拉法基水泥廠(chǎng)礦山總承包（包括DCS系統(tǒng)硬件.軟件）, 壯山水泥廠(chǎng)（1000t/d）、紅山水泥廠(chǎng)（1000t/d）DCS系統(tǒng)硬件軟件及全廠(chǎng)儀表總承包（集成、安裝、調(diào)試）。

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院以都江堰拉法基水泥廠(chǎng)為契機(jī)，創(chuàng)建了CDI_DCS實(shí)驗(yàn)室。CDI_DCS實(shí)驗(yàn)室的建立使設(shè)計(jì)院的電氣工程師和工藝工程師在實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上完成了水泥廠(chǎng)DCS控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件的建立、仿真及標(biāo)準(zhǔn)化工作；成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院根據(jù)水泥廠(chǎng)工藝及電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室建立水泥廠(chǎng)DCS系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，完成對(duì)水泥廠(chǎng)DCS系統(tǒng)操作人員的崗位培訓(xùn)。

1. CDI_DCS系統(tǒng)硬件特點(diǎn)

CDI_DCS系統(tǒng)硬件具有以下主要特點(diǎn)：

a．非常高的可靠性，各種模塊均能實(shí)現(xiàn)冗余和帶電插拔，適應(yīng)大中型水泥廠(chǎng)控制及環(huán)境較惡劣的要求；

b．硬件系統(tǒng)的通訊能力強(qiáng)且兼容性好，能和其它商家的VSD（變頻器）、SCADA（變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)等很好地通訊；

c．成都院設(shè)計(jì)、制造的CDI_DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)I/O柜通用性好、抗干擾能力強(qiáng)。I/O柜適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)的接線(xiàn)如：一般DI、DO接線(xiàn)，二線(xiàn)制或三線(xiàn)制接近開(kāi)關(guān)接線(xiàn)，4~20mA或1~5V標(biāo)準(zhǔn)接線(xiàn)，帶配電功能的二線(xiàn)制壓力或溫度變送器接線(xiàn)等;

d．非常高的性能價(jià)格比;

e．通訊網(wǎng)絡(luò)高速、可靠且通用性強(qiáng)，便于和工廠(chǎng)管理MIS系統(tǒng)及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)接口。第一層主干網(wǎng)采用Ethernet以太網(wǎng)，便于日后維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，施耐德以太網(wǎng)模塊通訊速率可達(dá)100MB/S。DCS系統(tǒng)和水泥廠(chǎng)其它系統(tǒng)（如生料質(zhì)量控制QCS系統(tǒng)、總降壓站微機(jī)綜合自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)等）通訊可利用以太網(wǎng)通過(guò)微軟的NetDDE或OPC協(xié)議完成（壯山和紅山工程采用NetDDE）。

2. CDI_DCS系統(tǒng)應(yīng)用軟件特點(diǎn)

    成都建材設(shè)計(jì)院通過(guò)都江堰拉法基水泥廠(chǎng)工程和外方合作，在此基礎(chǔ)上針對(duì)水泥廠(chǎng)的工藝操作特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出CDI_DCS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軟件包，該軟件包具有以下主要特點(diǎn)：

a.完成編程CONCEPT軟件平臺(tái)的I/O數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)控CIMPLICITY^Ò軟件平臺(tái)的組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫連接，保證CDI_DCS系統(tǒng)中標(biāo)簽變量的唯一性和可靠性。該功能使得編程人員在具體工程項(xiàng)目中僅需在CONCEPT平臺(tái)或CIMPLICITY^Ò平臺(tái)上創(chuàng)建一次I/O標(biāo)簽變量即可，提高了DCS系統(tǒng)組態(tài)的效率；

b. CDI_DCS系統(tǒng)不僅提供了諸如PID控制、PWM控制、FUZZY控制等幾百個(gè)自動(dòng)控制功能塊，成都建材設(shè)計(jì)院根據(jù)水泥廠(chǎng)的工藝操作控制特點(diǎn)，在CONCEPT平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一般電機(jī)（皮帶機(jī)、螺旋、提升機(jī)等）、正反轉(zhuǎn)電機(jī)、正反轉(zhuǎn)閥門(mén)、電磁閥、高壓電機(jī)（窯尾ID風(fēng)機(jī)、生料磨、水泥磨等）、設(shè)備電控箱、模擬量操作、設(shè)備組操作等標(biāo)準(zhǔn)功能塊。這些標(biāo)準(zhǔn)功能塊的編制考慮了水泥廠(chǎng)設(shè)備各種可能運(yùn)行方式（如中控室單機(jī)操作、中控室分組連鎖操作、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)操作），各種設(shè)備可能相關(guān)的信號(hào)輸入（例如一般電機(jī)功能塊不僅有空氣開(kāi)關(guān)、接觸器信號(hào)而且還考慮了設(shè)備速度開(kāi)關(guān)、拉繩開(kāi)關(guān)、跑偏開(kāi)關(guān)、電流功率等信號(hào)輸入），功能塊內(nèi)部完成設(shè)備所有I/O信號(hào)運(yùn)算處理、控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、生成設(shè)備報(bào)警及故障信號(hào)、向下一臺(tái)設(shè)備發(fā)連鎖信號(hào)等任務(wù)；

c. 成都建材設(shè)計(jì)院針對(duì)水泥廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)功能塊充分考慮中控室操作方便，例如中控室可改變電機(jī)設(shè)備應(yīng)答（速度開(kāi)關(guān)）時(shí)間、起動(dòng)下一臺(tái)設(shè)備延時(shí)時(shí)間、組起動(dòng)應(yīng)答時(shí)間、組延時(shí)停機(jī)時(shí)間等工藝操作參數(shù)而不須修改程序；

d. 標(biāo)準(zhǔn)功能塊采用壓縮方法使CDI_DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)I/O站和中控室

均用寄存器（十六位）為T(mén)AG標(biāo)簽單位傳送信息，例如一般電機(jī)用四個(gè)TAG標(biāo)簽完成信息傳送。這種方式不僅節(jié)約了TAG標(biāo)簽量，而且降低了網(wǎng)上通訊負(fù)荷，提高了網(wǎng)上通訊效率；

                     CDI_DCS系統(tǒng)示意圖

e. 人機(jī)界面具有良好的開(kāi)放性，支持以太網(wǎng)、Profibus、RS-232、RS485/RS422等通訊方式，支持TCP/IP、網(wǎng)絡(luò)DDE、ODBC、OLE、SQL、Internet等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，這樣各種控制設(shè)備包括第三方設(shè)備可方便引入系統(tǒng)；

f. CDI_DCS系統(tǒng)的CIMPLICITY^Ò Web網(wǎng)關(guān)功能使用戶(hù)能夠在世界上的任何地方通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)工廠(chǎng)的數(shù)據(jù)。工廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)在辦公室，家里或是賓館房間，獲取工廠(chǎng)的數(shù)據(jù)就象打一個(gè)電話(huà)那樣簡(jiǎn)單，系統(tǒng)同樣支持電話(huà)通訊，不通過(guò)Internet網(wǎng)也能直接通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路獲取工廠(chǎng)數(shù)據(jù)，使工廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)能隨時(shí)掌握工廠(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況；

g. 系統(tǒng)有良好可靠性可進(jìn)行各種級(jí)別的冗余，如：網(wǎng)絡(luò)冗余、控制器及模塊冗余、服務(wù)器冗余等，可根據(jù)使用需要選擇，也可根據(jù)工廠(chǎng)發(fā)展逐步升級(jí)；

h. 操作畫(huà)面為全中文，多媒體普通話(huà)操作和報(bào)警提示以及中文文本提示，使操作直觀方便。特別是當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)操作人員能以最快的速度確定報(bào)警發(fā)生的具體位置，及時(shí)采取措施避免故障擴(kuò)大。在操作畫(huà)面上可引入大家熟悉的EXECL電子表格，在表中可顯示時(shí)實(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和各種圖表，其功能與EXECL電子表格相同；

i. 系統(tǒng)可支持傳呼機(jī)，通過(guò)工廠(chǎng)尋呼裝置或公共尋呼系統(tǒng)使生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵信息（如故障報(bào)警信息）自動(dòng)通知操作員和技術(shù)員；

j. 系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)記錄，包括數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警記錄、操作記錄，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，可計(jì)算各個(gè)工段的日平均產(chǎn)量和耗電量，以及一個(gè)月的總產(chǎn)量和耗電量等，這為提高產(chǎn)量降低成本提供了科學(xué)依據(jù)。

結(jié)論

     硬件及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠、通用和標(biāo)準(zhǔn)化是成都建材設(shè)計(jì)院CDI_DCS系統(tǒng)的最大特點(diǎn)。

二．雙馬工程DCS 系統(tǒng)

     雙馬水泥廠(chǎng)1500t/d工程DCS系統(tǒng)硬件、軟件完全由成都建材設(shè)計(jì)院集成、總承包。

DCS系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，窯頭及窯尾分別設(shè)有I/O現(xiàn)場(chǎng)站，中控室設(shè)有一臺(tái)服務(wù)器、一個(gè)工程師站及二個(gè)操作員站。

窯頭I/O站點(diǎn)數(shù)分配情況：DI/352，DO/128，AI/64，AO/30，共用3個(gè)13槽的機(jī)架，一個(gè)DCS I/O柜；窯尾I/O站點(diǎn)數(shù)分配情況：DI/288，DO/128，AI/80，AO/12，共用2個(gè)13槽的機(jī)架，一個(gè)DCS I/O柜。

     中控室至窯頭及窯尾I/O現(xiàn)場(chǎng)站分別采用光纖以保證DCS系統(tǒng)通訊高速、可靠并具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

雙馬水泥廠(chǎng)1500t/d工程DCS系統(tǒng)是成都建材設(shè)計(jì)院所完成DCS系統(tǒng)集成、總承包項(xiàng)目中時(shí)間進(jìn)度要求最緊的一個(gè)工程。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，成都院和雙馬公司簽定DCS系統(tǒng)硬件及軟件集成、總承包合同后，不到三個(gè)月時(shí)間設(shè)計(jì)院即完成了系統(tǒng)硬件采購(gòu)、DCS I/O柜設(shè)計(jì)、制造及DCS柜電氣測(cè)試工作，同期成都院還完成了DCS系統(tǒng)控制大綱編制并在CDI_DCS實(shí)驗(yàn)室完成了對(duì)雙馬水泥廠(chǎng)工程技術(shù)人員的系統(tǒng)陪訓(xùn)及DCS系統(tǒng)軟件編制工作。

DCS系統(tǒng)安裝、現(xiàn)場(chǎng)打點(diǎn)、單機(jī)及聯(lián)動(dòng)調(diào)試工作在隨后不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)相繼完成，保證了雙馬水泥廠(chǎng)按期點(diǎn)火，為水泥廠(chǎng)點(diǎn)火投料后很快達(dá)標(biāo)、達(dá)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

目前DCS系統(tǒng)運(yùn)行良好。

成都建材設(shè)計(jì)院電氣自動(dòng)化所

袁明德 吳義華

2001年9月19日