引言
面對(duì)水泥粉磨生產(chǎn)的不僅僅是產(chǎn)量問(wèn)題。水泥的內(nèi)部質(zhì)量，生產(chǎn)成本，效率等等問(wèn)題在目前國(guó)內(nèi)外激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下顯得尤為重要。目前我國(guó)水泥粉磨基礎(chǔ)級(jí)控制技術(shù)日趨完善，但過(guò)程級(jí)控制起步較晚，這從一定程度上制約了水泥粉磨生產(chǎn)控制的發(fā)展，因此搞好過(guò)程級(jí)控制成為我們生產(chǎn)中極為迫切的問(wèn)題。
系統(tǒng)配置
南昌海螺水泥廠有兩條￠4.2x11M 帶輥壓機(jī)的水泥粉磨系統(tǒng)，系統(tǒng)控制范圍為：原材料入庫(kù)、輸送— — 水泥粉磨（I、II 線）— — 水泥出庫(kù)及包裝系統(tǒng)；（共計(jì)262 臺(tái)設(shè)備, I/O 共計(jì)2516 點(diǎn)）。水泥粉磨控制系統(tǒng)介紹及配置
1) 輔助原料及水泥粉磨二線部分
配置一臺(tái)IC693CPU374 控制站，采用Genius 方式擴(kuò)展I/O，I/O 模塊均采用VersaMax 擴(kuò)展，對(duì)水泥粉磨二線及原料配料部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制。其中，水泥粉磨二線一臺(tái)輥壓機(jī)S7-300(315-2DP)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS-DP 與CPU374 控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
2) 水泥粉磨一線及水泥庫(kù)頂部分
配置一臺(tái)IC693CPU374 控制站，采用Genius 方式擴(kuò)展I/O，I/O 模塊均采用VersaMax 擴(kuò)展，對(duì)水泥粉磨一線及水泥儲(chǔ)存（庫(kù)頂）部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制。其中，水泥粉磨一線一臺(tái)輥壓機(jī)S7-300(315-2DP)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS-DP 與CPU374 控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
3) 水泥庫(kù)底及包、散裝部分
配置一臺(tái)IC693CPU350 控制站，采用Genius 方式擴(kuò)展I/O，I/O 模塊均采用VersaMax 擴(kuò)展，
對(duì)水泥庫(kù)底及包、散裝部分所有模擬量及數(shù)字量進(jìn)行控制。主要采用觸摸屏TP270 方式操作。TP270
通過(guò)PROFIBUS-DP 與IC693CPU350 控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述
本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置為二級(jí)：工廠級(jí)MIS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工廠級(jí)MIS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程師站，上位操作站、工程師站與下位之間及PLC 主站之間的通訊為工業(yè)以太網(wǎng)，下位Genius 總線，Profibus 總線，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線，通訊速度分別為38.4K/S～153.2K/S、9.6K/S～12M/S 間軟件設(shè)定。
本系統(tǒng)不僅連入總廠MIS網(wǎng)，而且又和基礎(chǔ)級(jí)的Genius、PROFIBUS 網(wǎng)通訊，另外各過(guò)程（管理）機(jī)間又要相互通訊。故此，服務(wù)器既連入工業(yè)以太網(wǎng)便于和粉磨系統(tǒng)通訊, 又連入基礎(chǔ)級(jí)Genius 、PROFIBUS 總線網(wǎng)收集各PLC 控制器信息，過(guò)程級(jí)又由網(wǎng)橋通過(guò)光線掛在總廠MIS 網(wǎng)絡(luò)上，便于實(shí)現(xiàn)總廠級(jí)管理，既共享廠級(jí)網(wǎng)提供的產(chǎn)，供，銷等市場(chǎng)信息，又和總公司計(jì)劃策略步調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理。
控制系統(tǒng)的抗干擾措施
南昌海螺的自控系統(tǒng)主要設(shè)備為高速精密的弱電設(shè)備，各種控制電纜和信號(hào)電纜數(shù)量非常多，
系統(tǒng)極易受到各種干擾。若不采取措施，消除其干擾，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，本自控
系統(tǒng)采用了如下幾方面的抗干擾措施：
系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)GEIP PLC 控制站的所有數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊模塊均
采用光電隔離，將現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)與系統(tǒng)背板總線隔離。
系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)GEIP PLC 控制站的所有數(shù)字量輸出信號(hào)均采用繼電器隔離，實(shí)現(xiàn)每個(gè)數(shù)字量
輸出通道之間的隔離，消除了數(shù)字量輸出信號(hào)之間的相互干擾。
系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)GEIP PLC 控制站的所有模擬量輸入/輸出信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜，其屏蔽
層在控制柜側(cè)一點(diǎn)接地，消除了空間干擾。
系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)GEIP PLC 控制站的控制電纜、信號(hào)電纜與系統(tǒng)動(dòng)力電纜應(yīng)分開布線，保持一
定的間距。特別是大功率變頻器的動(dòng)力電纜能產(chǎn)生較強(qiáng)的空間高頻干擾，應(yīng)使用金屬管穿線，
并將金屬管良好接地。
系統(tǒng)的供電電源采用UPS 電源，可防止來(lái)自電網(wǎng)上的超高壓、欠壓、浪涌、尖峰脈沖干擾、
系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜及相連接的其它電氣設(shè)備應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求做好接地連接。
系統(tǒng)軟件配置
操作系統(tǒng)：Windows 2000 SP2 中文版
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：SQL Server 6.5
應(yīng)用程序開發(fā)工具：CIMPLICITY ME，IFIX3.0
Dlefhi server V6.0
系統(tǒng)功能
順控啟、停機(jī)控制
原料儲(chǔ)存及輸送工藝順控
水泥磨機(jī)工藝順控
水泥出庫(kù)及包裝工藝順控
自動(dòng)控制調(diào)節(jié)
粉磨喂料調(diào)節(jié)控制
粉煤灰流量調(diào)節(jié)控制
輥壓機(jī)輥縫壓力調(diào)節(jié)控制
選粉調(diào)節(jié)控制
水泥標(biāo)準(zhǔn)小倉(cāng)倉(cāng)重控制
設(shè)備控制管理
設(shè)備控制管理是設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)，PLC采集設(shè)備的溫度、壓力、電流、振動(dòng)等參數(shù)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)和并分的輕、重故障判別信號(hào)送達(dá)上位機(jī)。
生產(chǎn)過(guò)程控制
生產(chǎn)過(guò)程控制，包括生產(chǎn)任務(wù)的制定，水泥質(zhì)量的判定，故障識(shí)別，工藝參數(shù)和水泥的數(shù)據(jù)跟蹤，數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)。并對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化處理，對(duì)必要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線顯示和歸檔處理。生產(chǎn)過(guò)程控制分為六個(gè)子模塊，以下對(duì)它們分別討論：
1) 網(wǎng)絡(luò)接口模塊
本模塊負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)收集，它由服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。用Dlefhi 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)和公司MIS 網(wǎng)絡(luò)
的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。通過(guò)IFIX 對(duì)PLC 進(jìn)行訪問(wèn)。數(shù)據(jù)統(tǒng)一送往SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，便于集中數(shù)據(jù)管理。
2) 過(guò)程數(shù)據(jù)輸入輸出模塊
本模塊將負(fù)責(zé)過(guò)程工藝參數(shù)文件，供其他模塊使用，并將粉磨系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。
同時(shí)和工作站HMI 交換數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送往PLC 控制器和其他模塊。同時(shí)形成各種不同類型工作
報(bào)表，和數(shù)據(jù)歸檔文件存儲(chǔ)于上位機(jī)，供后續(xù)的檢索查詢，同時(shí)打開控參數(shù)文件讀取參數(shù)信息供其
他模塊使用。
3) 生產(chǎn)命令及管理模塊
本模塊接受主控室工作站的命令信息，啟動(dòng)數(shù)據(jù)跟蹤，并發(fā)送命令控制字給PLC 控制器。它還響應(yīng)工廠級(jí)MIS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送來(lái)的信息。本模塊是生產(chǎn)的開始，并貫穿于整個(gè)生產(chǎn)的全過(guò)程，它一般由水泥粉磨主控室的操作人員管理，同時(shí)在也可發(fā)命令請(qǐng)求信號(hào)，由水泥粉磨主控室的操作人員確認(rèn)后，即可有效。命令是有級(jí)別的，有權(quán)限的，并帶有加密機(jī)制，記錄機(jī)制。
4） 異常控制管理模塊
自動(dòng)異常是程序自動(dòng)識(shí)別的異常情況，它通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的分析作出判斷的。手動(dòng)異常是操作人員在經(jīng)驗(yàn)輸入的調(diào)節(jié)信息，一般用于緊急情況。在異常發(fā)生時(shí)，程序向相關(guān)控制器和管理機(jī)發(fā)送異常信息，僅僅當(dāng)主控室管理人員通過(guò)畫面用鍵盤或鼠標(biāo)輸入異常解除信息，異常信號(hào)才消失。
5） 質(zhì)量管理模塊
質(zhì)量數(shù)據(jù)跟蹤完成生產(chǎn)計(jì)劃顯示，原輔物料質(zhì)量信息傳送和故障信息跟蹤，質(zhì)量跟蹤由入磨頭倉(cāng)配料開始直到水泥送至水泥庫(kù)為止。配料數(shù)據(jù)文件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息形成配料跟蹤文件并回送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。由數(shù)據(jù)庫(kù)送往工程師站，并形成報(bào)表。
6） 水泥質(zhì)量數(shù)學(xué)模型
水泥質(zhì)量的控制思路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝要求（包括品種，質(zhì)量等要求），理論上根據(jù)入磨料流量、磨音控制混合料配比流量。根據(jù)風(fēng)門開度、主收塵器差壓、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制水泥比表面積。計(jì)算模塊的任務(wù)是根據(jù)數(shù)據(jù)輸入模塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種工藝參數(shù)，及水泥物理化學(xué)參數(shù)，由數(shù)學(xué)計(jì)算子程序計(jì)算出水泥細(xì)度，水泥強(qiáng)度，凝固時(shí)間等參數(shù)供控制模塊使用并送往信息輸出模塊。
應(yīng)用體會(huì)
GEIP PLC性能價(jià)格比高，硬件質(zhì)量，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力，和與第三方工業(yè)設(shè)備和軟件包通信，是我們放棄其它系統(tǒng)的而改變選擇的重要原因之一。隨著GEIP PLC 技術(shù)的不斷革新和提高，用戶將是直接的受益者，目前PLC 也不斷受到其他基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制裝置及系統(tǒng)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，受到PLC 技術(shù)本身軟件方面急待更新與發(fā)展的挑戰(zhàn)，受到一種全新的工業(yè)控制結(jié)構(gòu)— —不但控制分散化，而且網(wǎng)絡(luò)也分散化的挑戰(zhàn)，受到開放型模塊化體系結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。PLC必然將會(huì)向完善其軟件和硬件兩個(gè)方向發(fā)展。GEIP PLC 在這方面走在了前列。
結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)自2003 年4 月建成投產(chǎn)經(jīng)過(guò)調(diào)試投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠使用效果良好，很好地發(fā)揮了它在生產(chǎn)上的管理，優(yōu)化，協(xié)調(diào)等功能，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，和生產(chǎn)效率發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也證明了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的成功。
（安徽海螺集團(tuán)技術(shù)中心自動(dòng)化研究所）
