SuperCem-1000DCS系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用
張 焱

1 概述
      DCS（集散控制系統(tǒng)）技術(shù)以其集中管理、分散控制的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能完善、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在水泥行業(yè)，尤其是大、中型水泥生產(chǎn)線上獲得了廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)不是一種開放的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，技術(shù)更新較慢，系統(tǒng)投資過大，性能價(jià)格比低。
    近幾年來，PLC（可編程序邏輯控制器）技術(shù)發(fā)展迅速，它具有投資低、功能強(qiáng)、組成靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有集中操作管理、分散檢測(cè)控制等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，在中小型水泥生產(chǎn)線上用由PLC集成的DCS系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DCS系統(tǒng)對(duì)水泥生產(chǎn)線進(jìn)行管理和控制已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
      SuperCem-1000DCS系統(tǒng)是南京超世紀(jì)電子工程公司為貫徹國(guó)家建材局“建大改小”的水泥發(fā)展戰(zhàn)略，為6000t/d～1500t/d規(guī)模的中小型水泥生產(chǎn)線技術(shù)改造更新而設(shè)計(jì)開發(fā)的新型自控技術(shù)裝備。系統(tǒng)也可用于2000t/d及以上規(guī)模的水泥生產(chǎn)線。
SuperCem-1000DCS控制系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化控制模式，采用計(jì)算機(jī)、PLC、通訊網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了集中操作、集中監(jiān)視、集中管理和分散控制，設(shè)備和技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
      系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
      SuperCem-1000DCS系統(tǒng)硬件由現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成。
      現(xiàn)場(chǎng)控制站完成生產(chǎn)過程中各過程參數(shù)的采集、調(diào)節(jié)以及設(shè)備的起停控制，一般放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以縮短與現(xiàn)場(chǎng)一次檢測(cè)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離；操作站位于中央控制室內(nèi)，以先進(jìn)的設(shè)備和友好的人機(jī)界面提供生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的集中操作、集中監(jiān)視和集中管理；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制站及操作站的各個(gè)站點(diǎn)，以滿意的通訊速率實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與操作站之間的數(shù)據(jù)通訊。
      系統(tǒng)主要硬件配置為：操作為（P586/166MHz以上工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，32M以上內(nèi)存，2.1G硬盤，20″彩色監(jiān)視器，配彩色圖形打印機(jī)和報(bào)表打印機(jī)）；現(xiàn)場(chǎng)控制站（由原裝進(jìn)口的PLC設(shè)備構(gòu)成。用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇AB公司PLC5或SLC500系列、SIEMENS公司S7-400或S7-300系Modicon公司Quantum系列、GE Fanuc公司90～70或90～30系列等PLC產(chǎn)品）；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（選用通用的、具有工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)（Ethernet），它具有較先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)，通訊速率可達(dá)10Mbps 。由于以太網(wǎng)的通用性，使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的開放性和可擴(kuò)展性）。

3 系統(tǒng)軟件功能
      控制系統(tǒng)的作用能否得到充分發(fā)揮，系統(tǒng)的軟件是至關(guān)重要的。
      SuperCem-1000DCS系統(tǒng)軟件是南京超世紀(jì)電子工程公司學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)中、小型水泥廠的實(shí)際情況編制的符合國(guó)情、使用方便的工程應(yīng)用軟件。利用該軟件，可以在中央控制室內(nèi)對(duì)全廠或主要生產(chǎn)工藝過程實(shí)施集中操作、監(jiān)視和管理。
      系統(tǒng)軟件包括了通用型DCS系統(tǒng)的全部功能，如全廠生產(chǎn)總貌圖（實(shí)時(shí)顯示全廠生產(chǎn)過程的重要參數(shù)及重要設(shè)備狀態(tài)）；生產(chǎn)工藝流程圖（實(shí)時(shí)顯示各車間流程的工藝參數(shù)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)）；動(dòng)態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)棒狀圖（以棒圖形式顯示參數(shù)大小并調(diào)節(jié)閥門開度及電機(jī)轉(zhuǎn)速）；PID回路控制（對(duì)系統(tǒng)喂料量、喂煤量參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制）；設(shè)備操作面板（按照設(shè)備間聯(lián)鎖關(guān)系和步序關(guān)系進(jìn)行設(shè)備的起停控制）；工藝參數(shù)變化動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖（記錄和顯示重要參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)曲線）；信號(hào)報(bào)警、設(shè)備報(bào)警、設(shè)備起停事件的記錄、顯示和打?。ㄓ貌煌念伾硎静煌愋褪录牟煌瑺顟B(tài)，使事件狀態(tài)一目了然）；動(dòng)態(tài)畫面彩色圖形拷貝及打印；生產(chǎn)報(bào)表打印（打印日?qǐng)?bào)表、班報(bào)表及事件報(bào)表）。
      另外，SuperCem-1000DCS系統(tǒng)軟件在充分使用這些功能的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)廠家的實(shí)際情況，還增加了一些專用的功能：全中文界面；全鼠標(biāo)操作（可完全拋開鍵盤）；多煤體語音報(bào)警功能；報(bào)警幫助功能（指導(dǎo)操作工對(duì)事件進(jìn)行處理）；設(shè)備表查詢功能等。這些專有的功能使系統(tǒng)人機(jī)界面更為友好，為操作人員提供了易學(xué)、易懂、易會(huì)、易用的操作手段，大大地方便了操作工的操作，為在技術(shù)力量相對(duì)較弱的水泥廠使用計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了極大的便利條件。
4 系統(tǒng)特點(diǎn)
4.1 良好的開放性及可擴(kuò)展性
      系統(tǒng)采用開放性能較高的通用以太網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)通訊公路，這種網(wǎng)絡(luò)以其投資低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。它既可與全廠信息管理系統(tǒng)（MIS）聯(lián)網(wǎng)，也可下掛不同品牌的PLC設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)各種PLC設(shè)備與系統(tǒng)的兼容性。
      系統(tǒng)操作的數(shù)量及現(xiàn)場(chǎng)控制站的點(diǎn)數(shù)可根據(jù)用戶的實(shí)際需要靈活組態(tài)。由于系統(tǒng)良好的開放性，使得系統(tǒng)亦具有極好的可擴(kuò)展性。在選用多種PLC設(shè)備或在多條生產(chǎn)線上使用DCS系統(tǒng)時(shí)可做到資源共享，節(jié)約資金。
4.2 極高的可靠性
      現(xiàn)場(chǎng)控制站選用進(jìn)口高檔的PLC設(shè)備，能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的工作環(huán)境，其平均故障運(yùn)行時(shí)間約為100000h以上；系統(tǒng)所具有的語音報(bào)警及報(bào)警幫助等功能，使軟硬件的自診斷功能進(jìn)一步加強(qiáng)和細(xì)化；PLC設(shè)備的I/O模塊可帶電插拔以及系統(tǒng)所具有的在線自檢測(cè)功能提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，降低了系統(tǒng)故障的平均恢復(fù)時(shí)間。
4.3 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾?br>       重要參數(shù)計(jì)算機(jī)定時(shí)記錄，并以歷史趨勢(shì)圖的形式顯示；生產(chǎn)報(bào)表定時(shí)打印，消除了手工記錄中的人為因素，使數(shù)據(jù)記錄更為客觀真實(shí)。
由于故障發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將故障發(fā)生的時(shí)間、原因、操作員處理、時(shí)間處理結(jié)果記錄下來，并隨時(shí)顯示或打印，責(zé)任分明。
全面而完整的趨勢(shì)記錄、報(bào)表記錄和事件記錄功能有助于系統(tǒng)的事業(yè)追憶、過程分析和實(shí)量監(jiān)控，改變了水泥廠傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式，促進(jìn)了管理水平的提高，為科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾韯?chuàng)造了條件。
4.4 合理的價(jià)格
      與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比，SuperCem-1000DCS系統(tǒng)選用性能價(jià)格比較高的PLC產(chǎn)品，在保證硬件質(zhì)量的前提下降低了硬件成本；軟件結(jié)合國(guó)情，充分體現(xiàn)了水泥生產(chǎn)的特點(diǎn)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理功能，把水泥廠的常規(guī)控制與專用的控制功能融為一體，最大限度地降低了自動(dòng)化系統(tǒng)的整體投資。
與選用傳統(tǒng)的熱工儀表進(jìn)行監(jiān)視和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)相比，采用SuperCem-1000DCS系統(tǒng)，用戶可節(jié)省各車間原控制室部分占地及土建費(fèi)用、從現(xiàn)場(chǎng)到各車間控制室的電線電纜費(fèi)用、二次儀表維修費(fèi)用、各車間值班人員、儀表維修人員及相應(yīng)各種費(fèi)用。對(duì)于一個(gè)新建的SP窯的600t/d規(guī)模生產(chǎn)線，控制一窯三磨主要車間的生產(chǎn)運(yùn)行，其投資與采用DDZ單元模擬儀表的投資相比約1.2:1，投資僅增加20%左右，與采用智能式數(shù)字儀表相比則持平，或者還要略為便宜一些，而整個(gè)控制的檔次、水平及廠家獲得的收益都有大幅度的飛躍。
5 實(shí)際使用情況
       SuperCem-1000DCS控制系統(tǒng)1996年初推向市場(chǎng)后，由于性能可靠、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，尤其是價(jià)格合理、操作方便等特點(diǎn)，受到廣大用戶的普遍歡迎，目前在湖北華新水泥廠、浙江諸暨八方水泥有限責(zé)任公司、安徽馬鋼總公司桃沖水泥廠、四川金沙水泥廠等已投入使用。
      湖北華新水泥廠投運(yùn)水泥包裝DCS系統(tǒng)已有兩年多了，浙江諸暨八方水泥有限責(zé)任公司#2生產(chǎn)線窯系統(tǒng)DCS系統(tǒng)自1997年7月1日投運(yùn)至今也已超過1年，安徽馬鋼總公司桃沖水泥廠和四川金沙水泥廠在1998年分別投入使用。從使用情況來看，系統(tǒng)運(yùn)行良好，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了能耗，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
      語音報(bào)警、報(bào)警幫助、全中文界面、PID回路控制等功能使系統(tǒng)使用方便，受到了用戶的歡迎。尤其是浙江諸暨八方水泥有限責(zé)任公司#2DCS系統(tǒng)中入窯生料流量和窯頭喂煤量PID回路控制的使用，使原來波動(dòng)很大的物料流量變得穩(wěn)定，從而提高了窯工作的穩(wěn)定性和熟料質(zhì)量。實(shí)踐證明，SuperCem-1000DCS系統(tǒng)是可靠的，其優(yōu)良的質(zhì)量及公司在安裝、調(diào)試和售后良好的報(bào)務(wù)都得到了廠家的好評(píng)。
6 結(jié)束語
      隨著水泥生產(chǎn)工藝和設(shè)備的日益先進(jìn)，水泥工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化已越來越受到人們的重視。從傳統(tǒng)的電氣聯(lián)鎖繼電器控制到現(xiàn)在的可編程序邏輯控制、從單體儀表分散的熱工監(jiān)視和調(diào)節(jié)到以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的集中監(jiān)視、調(diào)節(jié)、控制和管理，從體積龐大、功能有限的硬件設(shè)備到系統(tǒng)小型化并以軟件為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)，可以說，DCS系統(tǒng)技術(shù)在水泥廠的應(yīng)用使水泥廠的工業(yè)自動(dòng)化水平得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
      SuperCem-1000DCS控制系統(tǒng)以其可靠的性能、先進(jìn)的技術(shù)、豐富的功能、科學(xué)的管理、簡(jiǎn)便的操作、合理的價(jià)格、周到的服務(wù)使水泥廠在技術(shù)上和管理上跨上了一個(gè)新臺(tái)階，不僅受到了用戶的認(rèn)可和歡迎，而且獲得了真正的效益。