GE 水泥粉磨自动化控制系统的应用
2009/6/4 0:00:00
一、系统配置
1. 水泥粉磨控制系统介绍及配置
● 辅助原料及水泥粉磨二线部分
配置一台IC693CPU374 控制站，采用 Genius 方式扩展 I/O，I/O模块均采用VersaMax 扩展，对水泥粉磨二线及原料配料部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨二线一台辊压机S7-300（315-2DP）系统通过PROFIBUSDP与CPU374 控制站进行数据通讯。
● 水泥粉磨一线及水泥库顶部分
配置一台IC693CPU374 控制站，采用Genius方式扩展 I/O，I/O 模块均采用VersaMax 扩展，对水泥粉磨一线及水泥储存（库顶）部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨一线一台辊压机 S7-300（315-2DP）系统通过PROFIBUS-DP 与 CPU374 控制站进行数据通讯。
配置一台IC693CPU374 控制站，采用 Genius 方式扩展 I/O，I/O模块均采用VersaMax 扩展，对水泥粉磨二线及原料配料部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨二线一台辊压机S7-300（315-2DP）系统通过PROFIBUSDP与CPU374 控制站进行数据通讯。
● 水泥粉磨一线及水泥库顶部分
配置一台IC693CPU374 控制站，采用Genius方式扩展 I/O，I/O 模块均采用VersaMax 扩展，对水泥粉磨一线及水泥储存（库顶）部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨一线一台辊压机 S7-300（315-2DP）系统通过PROFIBUS-DP 与 CPU374 控制站进行数据通讯。
故此，服务器既连入工业以太网便于和粉磨系统通讯,又连入基础级Genius 、PROFIBUS 总线网收集各PLC控制器信息，过程级又由网桥通过光线挂在总厂MIS 网络上，便于实现总厂级管理，既共享厂级网提供的产、供、销等市场信息，又和总公司计划策略步调一致，实现了网络化生产管理。
3. 控制系统的抗干扰措施
自控系统主要设备为高速精密的弱电设备，各种控制电缆和信号电缆数量非常多，系统极易受到各种干扰。若不采取措施，消除其干扰，会严重影响系统的正常运行。因此，本自控系统采用了如下几方面的抗干扰措施：
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有数字量输入/ 输出模块、模拟量输入/ 输出模块模块均采用光电隔离，将现场各种信号与系统背板总线隔离。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有数字量输出信号均采用继电器隔离，实现每个数字量输出通道之间的隔离，消除了数字量输出信号之间的相互干扰。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有模拟量输入/ 输出信号电缆均采用屏蔽电缆，其屏蔽层在控制柜侧一点接地，消除了空间干扰。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的控制电缆、信号电与系统动力电缆应分开布线，保持一定的间距。特别是大功率变频器的动力电缆能产生较强的空间高频干扰，应使用金属管穿线，并将金属管良好接地。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有数字量输入/ 输出模块、模拟量输入/ 输出模块模块均采用光电隔离，将现场各种信号与系统背板总线隔离。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有数字量输出信号均采用继电器隔离，实现每个数字量输出通道之间的隔离，消除了数字量输出信号之间的相互干扰。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的所有模拟量输入/ 输出信号电缆均采用屏蔽电缆，其屏蔽层在控制柜侧一点接地，消除了空间干扰。
● 系统现场GE Fanuc PLC 控制站的控制电缆、信号电与系统动力电缆应分开布线，保持一定的间距。特别是大功率变频器的动力电缆能产生较强的空间高频干扰，应使用金属管穿线，并将金属管良好接地。
● 系统的供电电源采用UPS 电源，可防止来自电网上的超高压、欠压、浪涌、尖峰脉冲干扰、停电干扰甚至雷电袭击。
● 系统现场控制站的标准机柜及相连接的其它电气设备应按标准要求做好接地连接。
4. 系统软件配置
● 操作系统：Windows 2000 SP2 中文版
● 数据库管理系统：SQL Server 6.5
● 应用程序开发工具：CIMPLICITY ME，IFIX3.0
● Dlefhi server V6.0
● 系统现场控制站的标准机柜及相连接的其它电气设备应按标准要求做好接地连接。
4. 系统软件配置
● 操作系统：Windows 2000 SP2 中文版
● 数据库管理系统：SQL Server 6.5
● 应用程序开发工具：CIMPLICITY ME，IFIX3.0
● Dlefhi server V6.0
系统功能
1. 顺控启、停机控制
● 原料储存及输送工艺顺控
● 水泥磨机工艺顺控
● 水泥出库及包装工艺顺控
2. 自动控制调节
● 粉磨喂料调节控制
1. 顺控启、停机控制
● 原料储存及输送工艺顺控
● 水泥磨机工艺顺控
● 水泥出库及包装工艺顺控
2. 自动控制调节
● 粉磨喂料调节控制
● 粉煤灰流量调节控制
● 辊压机辊缝压力调节控制
● 选粉调节控制
● 水泥标准小仓仓重控制
● 辊压机辊缝压力调节控制
● 选粉调节控制
● 水泥标准小仓仓重控制
3. 设备控制管理
设备控制管理是设备管理的重要环节，PLC采集设备的温度、压力、电流、振动等参数的瞬时数据和并分的轻、重故障判别信号送达上位机。
4. 生产过程控制
生产过程控制， 包括生产任务的制定， 水泥质量的判定，故障识别，工艺参数和水泥的数据跟踪，数学模型的实现。并对生产进行优化处理，对必要数据信息进行在线显示和归档处理。
生产过程控制分为六个子模块，以下对它们分别讨论：
● 网络接口模块
本模块负责网络通讯和数据收集，它由服务器实现。用Dlefhi 编程实现对磨机和公司MIS 网络的数据访问。通过IFIX 对PLC 进行访问。数据统一送往SQL数据库，便于集中数据管理。
● 过程数据输入输出模块
本模块将负责过程工艺参数文件，供其它模块使用，并将粉磨系统传来的数据信息进行处理。同时和工作站HMI交换数据，并将数据送往PLC 控制器和其它模块。同时形成各种不同类型工作报表，和数据归档文件存储于上位机，供后续的检索查询，同时打开控参数文件读取参数信息供其它模块使用。
● 生产命令及管理模块
本模块接受主控室工作站的命令信息，启动数据跟踪，并发送命令控制字给PLC 控制器。它还响应工厂级MIS网络系统送来的信息。本模块是生产的开始，并贯穿于整个生产的全过程，它一般由水泥粉磨主控室的操作人员管理，同时在也可发命令请求信号，由水泥粉磨主控室的操作人员确认后，即可有效。命令是有级别的，有权限的，并带有加密机制，记录机制。
● 异常控制管理模块
自动异常是程序自动识别的异常情况，它通过对现场信号的分析作出判断的。手动异常是操作人员在经验输入的调节信息，一般用于紧急情况。在异常发生时，程序向相关控制器和管理机发送异常信息，仅仅当主控室管理人通过画面用键盘或鼠标输入异常解除信息，异常信号才消失。
● 质量管理模块
质量数据跟踪完成生产计划显示，原辅物料质量信息传送和故障信息跟踪，质量跟踪由入磨头仓配料开始直到水泥送至水泥库为止。
配料数据文件和实时数据库的信息形成配料跟踪文件并回送实时数据库。由数据库送往工程师站， 并形成报表。
设备控制管理是设备管理的重要环节，PLC采集设备的温度、压力、电流、振动等参数的瞬时数据和并分的轻、重故障判别信号送达上位机。
4. 生产过程控制
生产过程控制， 包括生产任务的制定， 水泥质量的判定，故障识别，工艺参数和水泥的数据跟踪，数学模型的实现。并对生产进行优化处理，对必要数据信息进行在线显示和归档处理。
生产过程控制分为六个子模块，以下对它们分别讨论：
● 网络接口模块
本模块负责网络通讯和数据收集，它由服务器实现。用Dlefhi 编程实现对磨机和公司MIS 网络的数据访问。通过IFIX 对PLC 进行访问。数据统一送往SQL数据库，便于集中数据管理。
● 过程数据输入输出模块
本模块将负责过程工艺参数文件，供其它模块使用，并将粉磨系统传来的数据信息进行处理。同时和工作站HMI交换数据，并将数据送往PLC 控制器和其它模块。同时形成各种不同类型工作报表，和数据归档文件存储于上位机，供后续的检索查询，同时打开控参数文件读取参数信息供其它模块使用。
● 生产命令及管理模块
本模块接受主控室工作站的命令信息，启动数据跟踪，并发送命令控制字给PLC 控制器。它还响应工厂级MIS网络系统送来的信息。本模块是生产的开始，并贯穿于整个生产的全过程，它一般由水泥粉磨主控室的操作人员管理，同时在也可发命令请求信号，由水泥粉磨主控室的操作人员确认后，即可有效。命令是有级别的，有权限的，并带有加密机制，记录机制。
● 异常控制管理模块
自动异常是程序自动识别的异常情况，它通过对现场信号的分析作出判断的。手动异常是操作人员在经验输入的调节信息，一般用于紧急情况。在异常发生时，程序向相关控制器和管理机发送异常信息，仅仅当主控室管理人通过画面用键盘或鼠标输入异常解除信息，异常信号才消失。
● 质量管理模块
质量数据跟踪完成生产计划显示，原辅物料质量信息传送和故障信息跟踪，质量跟踪由入磨头仓配料开始直到水泥送至水泥库为止。
配料数据文件和实时数据库的信息形成配料跟踪文件并回送实时数据库。由数据库送往工程师站， 并形成报表。
• 水泥质量数学模型
水泥质量的控制思路根据现场实际工艺要求（ 包括品种，质量等要求），理论上根据入磨料流量、磨音控制混合料配比流量。根据风门开度、主收尘器差压、选粉机转速控制水泥比表面积。
计算模块的任务是根据数据输入模块的实时数据和各种工艺参数，及水泥物理化学参数，由数学计算子程序计算出水泥细度，水泥强度，凝固时间等参数供控制模块使用并送往信息输出模块。
水泥质量的控制思路根据现场实际工艺要求（ 包括品种，质量等要求），理论上根据入磨料流量、磨音控制混合料配比流量。根据风门开度、主收尘器差压、选粉机转速控制水泥比表面积。
计算模块的任务是根据数据输入模块的实时数据和各种工艺参数，及水泥物理化学参数，由数学计算子程序计算出水泥细度，水泥强度，凝固时间等参数供控制模块使用并送往信息输出模块。
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