INFI-90控制系统在牡丹江水泥厂#2窑的应用（一）

INFI-90控制系统在牡丹江水泥厂#2窑的应用
王宏 吉斌 徐上健
1 概述
    黑龙江省牡丹江水泥厂1978年自行设计的#2窑生产线配置了四级悬浮预热器、RSP窑外分解炉和规格为φ4×60m的水泥回转窑，原设计生产能力1680t/d熟料。但自1984年试生产以来，一直未能达产达标。自动控制系统也完全满足不了生产管理的要求。1995年底实施技改，更换了熟料冷却机及输送设备；对增湿塔、预热器等老设备做了相应改造；同时，还从国外有关公司引进了三通道喷煤管和熟料斗式提升机等设备。因此，#2窑电气自动化系统改造，涉及到新老设备，国内和国外设备，错综复杂，难以协调，设计工作有相当难度。
目前大型水泥生产控制普启遍采用分布式控制系统。为了提高#2窑的生产控制及管理水平，结合该线生产控制的具体情况和要求，在#2窑的技改中选用了北京贝利公司提供的INFI-90分布式计算机控制系统，并由我院负责完成了系统硬件配置、应用软件组态、安装及现场调试工作。
    INFI-90系统是一个典型的分布式控制系统，它具有分布式控制系统的基本特点，能极大地提高控制系统的可靠性。就#2窑技改前后对比，技改后该控制系统具有操作方便、控制水平高等优越性，从而保证了生产的质量和产量。
(1) #2窑技改前为常规仪表分车间控制，虽然设有窑头和煤磨控制室，但还有许多设备不能在控制室直接启动和调节，必须派人到机旁操作，开/停设备和调节风门都十分麻烦。现在采用操作员接口站集中管理的方法，屏幕显示代替了仪表显示，在工艺流程图上实时显示设备的状态和参数的信息量比以前多，并能逼真地反映出生产关系，而且能弹出控制站面板，供操作员很直观地用键盘开/停电器设备、调节风门、设置自动控制回路的参数等。
(2) 由于INFI-90系统提供200多种功能码，功能齐全，组态灵活。控制方案设计综合了水泥厂操作经验和控制回路设计经验，风门调节无振荡现象，显示精度可达1%；风门调节精度高，冷却风机风量自动控制的精度相应提高；篦冷机出口温度控制、篦冷机篦速等自动控制回路的运行也十分满意，加计算机的显示功能和管理功能，使系统整体控制水平得到了提高。
(3) 时间短，见效快，效益好。该系统从设计、订货、编程、安装、调试到投运总共耗时8个月，为烧成系统迅速达标达产创造了有利条件。
(4) 系统投运一年来的生产实践证明，该系统控制功能齐全，软件运行可靠，能满足生产控制要求，该系统的投运使牡丹江水泥厂自动化达到了一个新水平，对稳定生产控制、降低能耗、提高运转率起着积极的作用。并为该厂#2窑达产、达标奠定了良好的基础。
下面就该系统的硬件配置及软件组态作简要介绍。

2 系统的硬件配置和功能
    根据#2窑的技改范围和控制要求，INFI-90系数设置窑尾和窑头两个现场控制站，一个中央管理站，见图1，现分别介绍各部分的硬件及功能。

2.1 现场控制站
    现场控制站主要配置有INFI-90系统的过程控制单元PCU及其它电器柜、控制装置、继电器柜等。PCU是执行过程控制和数据采集功能的独立整体，它由一个模件端子混合柜和两个端子柜组成。在PCU中，主要配置有多功能处理器MFP02、模拟主模件AMM03、输入输出I/O子模件、系统电源模件PAS02、通讯接口模件及其它支持设备。
2.1.1 过程控制单元PCU的主要配置及功能
(1) 多功能处理器MFP02是INFI-90系统适应过程控制的核心部分，它是处理过程控制、顺序控制及批处理控制的高性能控制器。为了提高可靠性，MFP02设一对一冗余配置，当PCU上电后，其中一个MFP02为主模件，另一个为副模件。主模件一方面技持系统的工作，另一方面不断把数据库的信息传递给副模件，副模件处于热备状态。在主模件发生故障时，主模件将自动无扰动切换到副模件上，副模件支持系统正常工作。在多功能处理器的ROM中固化了200多种功能码，可供选择组态各种控制策略。MFP02按照设计组态通过子总线对I/O子模件进行扫描，从子模件获得信息并进行数据处理，或MFP02按照设计组态向子模件输出控制信号去完成顺序及过程控制。
(2) 模拟主模件AMM03本身不具有控制功能，它是热电阻、热电偶、毫伏信号的数据采集模件。模似主模件与相应的子模件可构成各种通道，完成A/D转换，其分辨率16位、线性化15位及热电偶远距离冷端温度补偿。AMM03将采集到的信息传送给MFP02，由其完成控制。AMM03也是一对一冗余配置。
(3) 多功能处理器MFP02支持的输入输出子模件是对过程控制单元通过端子单元与现场设备直接相连的唯一通道。该系统配置了控制I/O子模件CIS02，模以输入子模FBS01，数据输出子模件DSO04，热电阻输入子模件SAM03，数字输入子模件DSI01，热电偶输入子模件ASM03，数字输入子模件DSI01，热电偶输入子模件ASM02。模拟输入子模件FBS01自具有微处理器，是智能化通道。控制I/O子模件输出可设置隐含值，确保在MFP02都发生故障时，现场设备仍在安全状态下正常运行。
(4) 系统电源模件PAS02支持PCU模件的运行。它分散插入模件混合柜安装单元上，输入交流电源，输出为平均承担机内各种电压等的电源，并配置N+1冗余，提高电源可靠性并能在线更换电源模件。
(5) 通信接口模件。INFI-90系统通讯分成环形网络和总线网络两种结构，这里所述的通信接口模件是指过程控制单元上环的通信模件。通讯接口模件由存储总线信息的网络处理模件NPM01及网络接口模件NIS01所组成，形构INFI一环，应用存储转发式通讯协议，通讯速率为10M。此外，模件总线应用自由竞争通讯协议，通讯速率为0.83K；子总线应用并行通讯协议，通讯速率为0.5K。
(6) 端子柜CAB02主要安装端子单元，包括主模件、子模件、通讯模件所对应的端子单元。端子单元通过电缆与对应的子模件连接，构成完整的过程控制单元，并提供与现场设备或电器柜的接口端子。
2.1.2 其他配置及功能
    电器MCC柜是GCK型，它是模数化的抽屉式开关柜，其配电回路配置了完善的短路保护和过负荷保护装置。当电气设备出现短路或过负荷时，能够得到有效地保护。应用柜内一些辅助接点，将控制设备MCC的准备好信号（NCR）、设备运行信号（MR）及现场准备好信号（LR）输入计算机，这些信号作为生产设备顺序控制组态的基本信息，并在屏幕上显示。它与系统的接口见图3。电器柜面板上一般设置有电压和电流显示及中央/现场操作转换开关。

    继电器柜内安装有直流电源装置和直流继电器。电源装置为数字输入（DI）和继电器提供24VDC工作电源，继电器作为计算机数据输出（DO）的隔离装置并直接驱动电动阀门、风门等现场设备。
    生料计量冲击板流量计系统及分解炉和窑头的煤粉喂料失重秤系统分别通过RS-422，RS-485通讯接口与窑尾PCU和窑头PCU连接，组态到操作画面上，在操作员接口站控制和管理。
2.2 中央管理站
    中央管理站主要配置有2台OIS11和1台OIC11操作员接口站；1台EWS01工程师工作站。
(1) 操作员接口站包括CRT显示器、报警板、操作键盘、2台报表打印机PRT02，并配置了SLDG记录数据软件包，可进行组态，编辑有关图形显示、标签、趋势、记录以及辅助组态。操作员接口站为操作员提供了一个有效的窗口来观察、操作、管理过程和系统，它从过程控制单元获得生产过程的各种参数，进行操作，完成生产控制任务。
(2) EWS01 工程师工作站硬件配置了主机、监视器、标准键盘、鼠标器和打印机HPCJ；软件配置了SCAD和SLDG专用软件，可在在线或离线状态下组态控制策略，是工程师绘制工艺流程图、组态控制策略的工具。通过工程师工作站把组态软件下装到多功能处理器（MFP）中，对系统进行监视和调试。
    此外，原系统中，配置有NOVELL INTERFACE接口，采用TCP/IP协议，连接上位计算机，以便于厂长进行生产管理，目前，上位计算机尚未配置。