SuperCem-1000DCS系统在水泥厂的应用

SuperCem-1000DCS系统在水泥厂的应用
张 焱

1 概述
      DCS（集散控制系统）技术以其集中管理、分散控制的结构特点和功能完善、使用方便等优点，在水泥行业，尤其是大、中型水泥生产线上获得了广泛的应用。但传统DCS系统不是一种开放的计算机控制系统，技术更新较慢，系统投资过大，性能价格比低。
    近几年来，PLC（可编程序逻辑控制器）技术发展迅速，它具有投资低、功能强、组成灵活等优点，同时也具有集中操作管理、分散检测控制等结构特点。因此，在中小型水泥生产线上用由PLC集成的DCS系统代替传统的DCS系统对水泥生产线进行管理和控制已成为一种发展趋势。
      SuperCem-1000DCS系统是南京超世纪电子工程公司为贯彻国家建材局“建大改小”的水泥发展战略，为6000t/d～1500t/d规模的中小型水泥生产线技术改造更新而设计开发的新型自控技术装备。系统也可用于2000t/d及以上规模的水泥生产线。
SuperCem-1000DCS控制系统完全摆脱了传统的工厂自动化控制模式，采用计算机、PLC、通讯网络和技术，真正实现了集中操作、集中监视、集中管理和分散控制，设备和技术达到国内先进水平。

2 系统硬件结构
      系统硬件结构如图1所示。
      SuperCem-1000DCS系统硬件由现场控制站、操作站和网络系统三部分组成。
      现场控制站完成生产过程中各过程参数的采集、调节以及设备的起停控制，一般放置在生产现场，以缩短与现场一次检测元件和执行机构的距离；操作站位于中央控制室内，以先进的设备和友好的人机界面提供生产过程的实时数据及历史数据的管理，实现对生产过程的集中操作、集中监视和集中管理；网络系统连接系统内现场控制站及操作站的各个站点，以满意的通讯速率实现现场控制站与操作站之间的数据通讯。
      系统主要硬件配置为：操作为（P586/166MHz以上工业控制计算机，32M以上内存，2.1G硬盘，20″彩色监视器，配彩色图形打印机和报表打印机）；现场控制站（由原装进口的PLC设备构成。用户可根据实际情况选择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产品）；网络系统（选用通用的、具有工业应用标准的以太网（Ethernet），它具有较先进的技术指标，通讯速率可达10Mbps 。由于以太网的通用性，使得系统具有较强的开放性和可扩展性）。

3 系统软件功能
      控制系统的作用能否得到充分发挥，系统的软件是至关重要的。
      SuperCem-1000DCS系统软件是南京超世纪电子工程公司学习国内外先进技术，结合国内中、小型水泥厂的实际情况编制的符合国情、使用方便的工程应用软件。利用该软件，可以在中央控制室内对全厂或主要生产工艺过程实施集中操作、监视和管理。
      系统软件包括了通用型DCS系统的全部功能，如全厂生产总貌图（实时显示全厂生产过程的重要参数及重要设备状态）；生产工艺流程图（实时显示各车间流程的工艺参数以及设备运行状态）；动态参数实时棒状图（以棒图形式显示参数大小并调节阀门开度及电机转速）；PID回路控制（对系统喂料量、喂煤量参数进行自动控制）；设备操作面板（按照设备间联锁关系和步序关系进行设备的起停控制）；工艺参数变化动态趋势图（记录和显示重要参数的历史数据和趋势曲线）；信号报警、设备报警、设备起停事件的记录、显示和打印（用不同的颜色表示不同类型事件的不同状态，使事件状态一目了然）；动态画面彩色图形拷贝及打印；生产报表打印（打印日报表、班报表及事件报表）。
      另外，SuperCem-1000DCS系统软件在充分使用这些功能的基础上，针对国内厂家的实际情况，还增加了一些专用的功能：全中文界面；全鼠标操作（可完全抛开键盘）；多煤体语音报警功能；报警帮助功能（指导操作工对事件进行处理）；设备表查询功能等。这些专有的功能使系统人机界面更为友好，为操作人员提供了易学、易懂、易会、易用的操作手段，大大地方便了操作工的操作，为在技术力量相对较弱的水泥厂使用计算机技术提供了极大的便利条件。
4 系统特点
4.1 良好的开放性及可扩展性
      系统采用开放性能较高的通用以太网作为高速数据通讯公路，这种网络以其投资低、实时性强和可靠性高等优点，得到了广泛的应用。它既可与全厂信息管理系统（MIS）联网，也可下挂不同品牌的PLC设备，从而实现各种PLC设备与系统的兼容性。
      系统操作的数量及现场控制站的点数可根据用户的实际需要灵活组态。由于系统良好的开放性，使得系统亦具有极好的可扩展性。在选用多种PLC设备或在多条生产线上使用DCS系统时可做到资源共享，节约资金。
4.2 极高的可靠性
      现场控制站选用进口高档的PLC设备，能够适应现场恶劣的工作环境，其平均故障运行时间约为100000h以上；系统所具有的语音报警及报警帮助等功能，使软硬件的自诊断功能进一步加强和细化；PLC设备的I/O模块可带电插拔以及系统所具有的在线自检测功能提高了系统的可维护性，降低了系统故障的平均恢复时间。
4.3 严谨的管理
      重要参数计算机定时记录，并以历史趋势图的形式显示；生产报表定时打印，消除了手工记录中的人为因素，使数据记录更为客观真实。
由于故障发生报警时，系统会将故障发生的时间、原因、操作员处理、时间处理结果记录下来，并随时显示或打印，责任分明。
全面而完整的趋势记录、报表记录和事件记录功能有助于系统的事业追忆、过程分析和实量监控，改变了水泥厂传统的生产管理模式，促进了管理水平的提高，为科学严谨的管理创造了条件。
4.4 合理的价格
      与传统的DCS系统相比，SuperCem-1000DCS系统选用性能价格比较高的PLC产品，在保证硬件质量的前提下降低了硬件成本；软件结合国情，充分体现了水泥生产的特点，充分发挥计算机强大的信息处理功能，把水泥厂的常规控制与专用的控制功能融为一体，最大限度地降低了自动化系统的整体投资。
与选用传统的热工仪表进行监视和控制的自动化系统相比，采用SuperCem-1000DCS系统，用户可节省各车间原控制室部分占地及土建费用、从现场到各车间控制室的电线电缆费用、二次仪表维修费用、各车间值班人员、仪表维修人员及相应各种费用。对于一个新建的SP窑的600t/d规模生产线，控制一窑三磨主要车间的生产运行，其投资与采用DDZ单元模拟仪表的投资相比约1.2:1，投资仅增加20%左右，与采用智能式数字仪表相比则持平，或者还要略为便宜一些，而整个控制的档次、水平及厂家获得的收益都有大幅度的飞跃。
5 实际使用情况
       SuperCem-1000DCS控制系统1996年初推向市场后，由于性能可靠、技术先进、功能齐全、经济实用，尤其是价格合理、操作方便等特点，受到广大用户的普遍欢迎，目前在湖北华新水泥厂、浙江诸暨八方水泥有限责任公司、安徽马钢总公司桃冲水泥厂、四川金沙水泥厂等已投入使用。
      湖北华新水泥厂投运水泥包装DCS系统已有两年多了，浙江诸暨八方水泥有限责任公司#2生产线窑系统DCS系统自1997年7月1日投运至今也已超过1年，安徽马钢总公司桃冲水泥厂和四川金沙水泥厂在1998年分别投入使用。从使用情况来看，系统运行良好，提高了设备的运转率，降低了能耗，提高了劳动生产率。
      语音报警、报警帮助、全中文界面、PID回路控制等功能使系统使用方便，受到了用户的欢迎。尤其是浙江诸暨八方水泥有限责任公司#2DCS系统中入窑生料流量和窑头喂煤量PID回路控制的使用，使原来波动很大的物料流量变得稳定，从而提高了窑工作的稳定性和熟料质量。实践证明，SuperCem-1000DCS系统是可靠的，其优良的质量及公司在安装、调试和售后良好的报务都得到了厂家的好评。
6 结束语
      随着水泥生产工艺和设备的日益先进，水泥工业生产的自动化已越来越受到人们的重视。从传统的电气联锁继电器控制到现在的可编程序逻辑控制、从单体仪表分散的热工监视和调节到以计算机系统为基础的集中监视、调节、控制和管理，从体积庞大、功能有限的硬件设备到系统小型化并以软件为基础的DCS系统，可以说，DCS系统技术在水泥厂的应用使水泥厂的工业自动化水平得到了突飞猛进的发展。
      SuperCem-1000DCS控制系统以其可靠的性能、先进的技术、丰富的功能、科学的管理、简便的操作、合理的价格、周到的服务使水泥厂在技术上和管理上跨上了一个新台阶，不仅受到了用户的认可和欢迎，而且获得了真正的效益。