廣州某大型水泥廠自動控制項目

    1項目概況
    廣州某大型水泥廠環(huán)保遷建工程是廣東省和廣州市重點工程,也是國家水泥工業(yè)”十五”規(guī)劃項目,該項目由德國某知名水泥有限公司與各著名投資公司共同投資興建,項目規(guī)模為日產(chǎn)6000噸熟料,年產(chǎn)227萬噸波特蘭水泥生產(chǎn)線。
    該工程采用國際先進(jìn),成熟的工藝技術(shù)及設(shè)備,具有國際先進(jìn)的自動化控制水平。該DCS系統(tǒng)是目前國內(nèi)水泥行業(yè)中最大的DCS系統(tǒng)，I/O點數(shù)超過17000多點。系統(tǒng)采用了西門子公司的PCS7+CEMAT解決方案。控制系統(tǒng)采用西門子過程控制系統(tǒng)PCS7，其中現(xiàn)場控制站為14臺AS 417-4，上位監(jiān)控層配備1臺工程師站，3對冗余服務(wù)器，5臺客戶級操作員站。它具有優(yōu)越的性能,有靈活的模塊化結(jié)構(gòu)和高度的性能裕量,是一個用于制造工業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，具有穩(wěn)定可靠的軟件運行環(huán)境。
    項目的建設(shè)按照國際咨詢工程師聯(lián)合會（FIDIC）交鑰匙工程總承包的要求進(jìn)行?？偝邪淌悄炒笮徒ㄔO(shè)有限公司。SIAS作為DCS系統(tǒng)工程分包商，向該工程提供先進(jìn)的控制系統(tǒng)和完善的工程服務(wù)。

    2為什么客戶選擇PCS7+CEMAT
    SIMATIC PCS7+CEMAT 全集成自動化解決方案是西門子特別針對水泥行業(yè)特殊要求的自動化解決方案。
    SIMATIC PCS7作為一種統(tǒng)一、無縫集成的過程控制系統(tǒng)，是西門子TIA全集成自動化的核心部分。這種創(chuàng)新的過程控制系統(tǒng)，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程組態(tài)平臺、統(tǒng)一的通訊規(guī)范和靈活的結(jié)構(gòu)配置，可輕松實現(xiàn)從虛擬到現(xiàn)實的系統(tǒng)集成。
    CEMAT是西門子利用其在水泥行業(yè)35多年的經(jīng)驗，在西門子主流的過程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS 7的基礎(chǔ)上，專門為水泥廠而設(shè)計的控制系統(tǒng)。它融合了SIMATIC PCS 7的所有特點和功能，并且從長遠(yuǎn)考慮了工廠操作，故障診斷，這包括功能塊以及水泥廠所要求的互鎖。它為水泥行業(yè)提供了先進(jìn)的、長遠(yuǎn)的和經(jīng)濟(jì)的解決方案，已經(jīng)得到水泥界的廣泛認(rèn)可，用戶數(shù)量持續(xù)增長。
    CEMAT的亮點：
    • 預(yù)置的CEMAT模塊使工程簡易而快捷
    • 根據(jù)水泥行業(yè)的特定要求定制了典型的軟件，且已被驗證切實可行
    • 工程師編程中嚴(yán)格的向?qū)нB接，避免了軟件的銜接工作
    • CEMAT模塊間標(biāo)準(zhǔn)的界面，極大地降低了編程的出錯率
    • 高質(zhì)量的用戶軟件能使用戶更快的將系統(tǒng)投用
    • 帶有注釋的標(biāo)準(zhǔn)操作面板，使操作員操作更加簡便
    • 詳細(xì)且具有高度正確率的錯誤注釋加快了查錯速度
    • 詳細(xì)的起始狀態(tài)報告可使驅(qū)動器或組件不會無原由的啟動
    3SIAS 服務(wù)范圍
    3.1 系統(tǒng)設(shè)備
    SIAS 向該工程提供PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0的過程控制系統(tǒng)的軟件和硬件平臺。有14臺AS417，6臺冗余服務(wù)器，5臺操作員客戶機(jī)，1臺工程師站，130ET200M遠(yuǎn)程站，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，打印設(shè)備，控制機(jī)柜，操作臺等。
    3.2 工程服務(wù)
    SIAS負(fù)責(zé)該工程的系統(tǒng)設(shè)計，程序編制，系統(tǒng)安裝指導(dǎo)，系統(tǒng)現(xiàn)場恢復(fù)，系統(tǒng)功能調(diào)試等內(nèi)容。而且工程全程都有經(jīng)驗豐富的項目經(jīng)理進(jìn)行專業(yè)的項目管理，以及質(zhì)量控制部門按照ISO9001體系要求執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
    3.3 系統(tǒng)培訓(xùn)
    同時SIAS向總包商和最終業(yè)主提供全面的系統(tǒng)培訓(xùn)，包括PCS7過程控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，CEMAT專家培訓(xùn)，現(xiàn)場操作和維護(hù)培訓(xùn)。共有16名工程師參加了該培訓(xùn)，培訓(xùn)結(jié)束后都能獨立地進(jìn)行編程組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)。
    3.4 系統(tǒng)集成
    SIAS負(fù)責(zé)將系統(tǒng)硬件按照現(xiàn)場分布的情況安裝集成在若干個控制機(jī)柜中，共有3個計算機(jī)服務(wù)器機(jī)柜，7個現(xiàn)場控制器機(jī)柜，13個遠(yuǎn)程IO站機(jī)柜。
    3.5 工程資料
    按照ISO9001體系要求和合同規(guī)定，SIAS向總包商提供一系列的工程資料，包括但不限于，
 控制系統(tǒng)產(chǎn)品資料
 系統(tǒng)安裝資料
 IO清單
 工廠驗收報告（FAT）
 功能連鎖圖
 機(jī)柜布置圖
 機(jī)柜接線圖
 系統(tǒng)操作手冊
 系統(tǒng)維護(hù)手冊
 現(xiàn)場驗收報告(SAT)

    4控制系統(tǒng)架構(gòu)
    該項目控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）所示，它的主要特點如下：
    A.采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：操作終端網(wǎng)（普通辦公室以太網(wǎng)10/100Mbps）、設(shè)備主干網(wǎng)（高速冗余光纖工業(yè)以太網(wǎng)10/100Mbps）和現(xiàn)場總線（PROFIBUS-DP 12Mbps）。通過三層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)、控制器、工程師站和現(xiàn)場設(shè)備的連接。
    B.監(jiān)控系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)結(jié)構(gòu)，按工藝段設(shè)置3對服務(wù)器，5臺客戶機(jī)。3對服務(wù)器設(shè)置為冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)一臺服務(wù)器故障時，客戶機(jī)可以自動登錄到另外一臺服務(wù)器上。當(dāng)故障的服務(wù)器修復(fù)后重新投入時，有關(guān)的歷史數(shù)據(jù)可以自動更新到新投入的服務(wù)器中。這樣就可以保證在任意一臺服務(wù)器中時刻都可以保存著完整的整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。在一個系統(tǒng)中最多可以有12對互相冗余的服務(wù)器、每對服務(wù)器最多32臺操作員終端。
    C.控制器采用AS 417-4 現(xiàn)場控制器，擁有4M內(nèi)存，4M存儲卡，單條指令處理時間僅為0.1微妙。控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)和監(jiān)控系統(tǒng)連接，通過PROFIBUS現(xiàn)場總線和遠(yuǎn)程I/O站及其他現(xiàn)場設(shè)備連接。
    D.現(xiàn)場設(shè)備采用現(xiàn)場總線連接，大大節(jié)省了電纜和人工的費用?，F(xiàn)場總線采用作為IEC1158規(guī)范之一的PROFIBUS。能夠作為現(xiàn)場設(shè)備連接到PROFIBUS的既可以是I/O站又可以變頻器、變送器、調(diào)節(jié)閥等。
    E.工程師站負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的組態(tài)、編程。系統(tǒng)的組態(tài)與編程語言工具主要為符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的CFC和SFC。CEMAT已經(jīng)為系統(tǒng)創(chuàng)建了各種設(shè)備控制模塊和特殊模塊，只需要以圖形化界面連線填表方式完成整個系統(tǒng)的編程工作。同時保留了方便快捷的梯形圖和語句表的編程方式。在正常運行時，工程師站可以作為操作站運行。同時系統(tǒng)具有強(qiáng)大的在線修改能力，不需停機(jī)就可以對系統(tǒng)進(jìn)行多方面多層次的修改。
    F.PCS7最突出的功能之一在于同時具有強(qiáng)大的邏輯控制功能和模擬調(diào)節(jié)功能，可以對全廠各種電氣設(shè)備進(jìn)行全面控制。
    5監(jiān)控操作界面
    監(jiān)控界面圖形樹
    根據(jù)工藝要求和操作便捷的要求，我們在監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置8個1級畫面對應(yīng)于8個不同的工藝段。每個1級畫面下設(shè)置若干個分畫面。在監(jiān)控系統(tǒng)的窗口上方的圖形樹區(qū)域8個1級畫面的按鈕始終存在，確保在任何工藝段畫面都可以直接點擊進(jìn)入任意工藝段的畫面。在圖形樹區(qū)域和最上方的實時報警區(qū)域都可以實時監(jiān)控到系統(tǒng)的任何報警。
    見圖（水泥廠圖形樹）
 

    6機(jī)柜布置
    在該項目中SIAS共提供三種機(jī)柜，服務(wù)器機(jī)柜，控制器機(jī)柜，遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜。每個服務(wù)器機(jī)柜放置兩臺操作服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；控制器機(jī)柜放置2套AS417自動控制站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜放置若干個ET200M遠(yuǎn)程I/O站，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和相應(yīng)數(shù)量的繼電器和端子。精心設(shè)計的機(jī)柜布局可以使系統(tǒng)操作和維護(hù)更加方便快捷，以及更加美觀。