GE Fanuc 灰渣集控系统

一、灰渣工艺流程

       煤燃烧后的粉煤灰经电除尘收集通过其下各电场发送罐分数个单元以内旁通密相的形式气力输送至中储灰库分粗细灰存储，再根据需要决定是就地装车还是气力输送至 1.8 公里外的粉煤灰码头装船；煤燃烧后的底渣经工业水混合制成渣浆，通过渣浆泵远程输送至脱水仓，经脱水排渣后可以装车或是通过管式皮带机送至渣码头装船，分离出的水经浓缩池沉淀处理后进入工业水系统循环，总计纳入控制的现场设备开关量 7000 余点，模拟量 280 余路。灰渣集控系统需要完成工艺流程中的设备运行监控和管理，提供真实可靠的实时运行数据，故障信息的分析、比较、诊断和记录，必要时予以声光报警，并支持历史查询。

二、系统结构
        系统使用了三套 GE Fanuc RX7i PLC，除灰控制使用双机热备一套，除渣控制使用双机热备一套，二级输送控制使用单机一套。现场根据工艺要求设有 18 个现场控制站，按就近原则布置，根据实际 IO 点数分别配置有 1-4 个机架，使用 Genius 总线通讯。共设 9 台上位机，配有 21" 大屏幕 LCD，其中 2 台为冗余数据服务器——工程师站，安装 Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY 开发版，Proficy Logic Developer - Machine Edition，CIMPLICITY SQL–10 软件实现编程、数据格式转换、组态数据库功能。另外再配置 Server Redundancy 以实现服务器冗余功能。另有 6 台为操作员
站，安装 CIMPLICITY HMI 运行版，从服务器获取数据，以降低 PLC CPU 的通讯负荷，另 1 台上位机为二级输送控制系统专用。共配有赫斯曼工业交换机 5 台，通过百兆以太网实现 PLC 和上位机以及上位机间的互联，并连接到 HP 激光打印机，实现趋势和报表的实时打印。

三、控制系统
      中央处理器采用 PACSystems RX7i，具有现代计算机分散控制系统所要求的可靠性、运算速度、处理能力、网络通讯、控制功能、软件组态方式等一系列基本功能，适合从中档到高档的各种应用。它提供了最先进的编程特性，易于组态便于安装，CPU 具有强大的功能，如结构化编程、中断控制、间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作，拥有庞大的内存、高带宽能满足各种重要的系统要求。
       IO 站采用 Field Control I/O，其分布式的 I/O 和控制器带有模块化逻辑控制功能，显著提升系统速度和效率，模块可带电插拔、省配线、安装费用低、高通讯速率、高可靠性。唯一笔者觉得不大方便的是每个 BIU 都需要使用专用编程器独立下载一次，若有模块更改还需重来一次，而这个编程器的使用之处似乎仅限于此，有些浪费。

四、网络结构
       控制器与分布式 I/O 之间采用双 Genius 总线通讯（二级输送部分由于实时性要求比较低采用单缆）。四期灰渣系统控制站由于进度原因尚未启用，待要接入时无需停机中止程序即可接入总线中。灰系统控制站数量较多，超出了每条 Genius 32 个站的要求，故在主机架中增加 2 块BEM731 总线单元，组成星形网络，这样又增加了 32 个站，扩展性非常好，并且网络结构完全符合现场总线的国
际标准。
       每台工控机各配有两块千兆级以太网卡，各连到一台赫斯曼工业交换机（带光口），与 ETM 以太网模块组成百兆双以太网，从而保证服务器与 CPU 之间的所有数据信息交换在 ms 级完成。3 部分交换机之间通过光缆互联，各上位机可以直接访问各 CPU，实现了 3 个区域系统的一体化和数据的共享。并可以通过交换机向厂 SIS 系统发布相关画面和数据，由于系统以扩展性架构作为其关键性的结构原则，所以具有良好的扩展性和兼容性。

       采用双 Genius 总线双以太网后任一条线路不能正常工作，任何一台控制器停机或 BIU 的损坏都不会影响系统对 I/O 的访问和上位机的监控功能，并无扰切换至备用线路。

五、系统功能
       组态软件采用 Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY 6.1，对PLC 中的大量数据进行实时显示， 并直接参与控制。CIMPLICITY HMI 是工业自动化领域 Windows 应用的领导者之一，功能卓越，并易于使用。它将生产信息通过美观的系统工艺流程图，显示工艺的动态效果，监视系统的运行状态。所有人机对话均通过该软件在上位机上实现，而对 PLC 的运行速度没有影响。
       实现的功能有：全系统工艺流程和数据显示，显示设备的启停、加卸载状态，以及电流、压力、液位等；用户管理，为不同功能用户分配不同权限；依据权限集中参数设定；在线故障诊断；报警历史查询，记录报警时间，类型，级别，报警组和报警值；实时趋势图显示，
        用于监视系统运行是否正常；历史趋势显示，记录过去至少 60 天历史数据，操作员可以方便查看过去某一时刻的数据；新加主机只需简单配置网络地址即可轻易添加至已有项目中；提供 ODBC、SQL、OPC 等通用接口，有效促进以太网控制系统发展以及企业现场控制层和生产过程管理层的集成，大幅度地降低工程设计和维护费用。
       在如今自动化行业中，实时数据浏览和管理的需求日益高涨，数据库的作用进一步突出，本项目在服务器中配置了CIMPLICITY SQL 2000，通过 HMI 从 PLC 中获取信息，将数据的实时变化存储于数据库，实现数据库的不断更新，用户通过数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据，作为指挥、决策的依据，同时提供透明化数据库接口，响应来自各工作站、SIS系统、第三方软件的数据查询需求，制作适应各种需要的报表。
       编程工具方面，Proficy Logic Developer -Machine Edition 软件提供了友好的开发环境，积木化智能硬件组态方式，使用灵活方便。使用时提供详细的在线帮助，多种编程方式，无论新接触者还是资深程序员都可很快上手，在此不做赘述。