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1、PCS 7案例4,PCS7在华新水泥生产过程控制系统中的应用,PCS 7案例4PCS7在华新水泥生产过程控制系统中的应用,西门子PCS7系统是完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于所有工业领域,包括过程工业，制造工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造和过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATIC PCS7 形成了一个带有典型过程组态特征的全集成系统。本文描述PCS7控制系统在华新水泥生产过程控制系统中的应用。,西门子PCS7系统是完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于,华新水泥股份有限公司是水泥行业具有百年历史的龙头企业，也是政府重点扶持的大型工业企业之一。在新的世纪，公司坚持积
2、极、稳妥、快速、高效的原则，以宏伟的气魄，非凡的胆识，通过新建、扩建与并购等手段，实现了超常规的扩张。在建设工期、工程质量、资金投入、项目管理及设备国产化等方面均创造了国内最佳，为国内外行家所高度赞赏，瑞士豪西蒙集团将其作为水泥项目工程建设的典范向其它国家和地区推广。华新水泥股份有限公司在国内乃至世界水泥生产企业中名列前茅，在水泥生产过程控制系统中，运用的电气自动化技术及相关系统产品的档次质量，特别是控制系统软件和硬件配置方案及系统应用体现的能力和水平，体现了高度的延续性和前瞻性。,华新水泥股份有限公司是水泥行业具有百年历史的龙头企业，也是政,一、工程概述：水泥生产过程控制系统在功能分配上同时
3、又是分级式层次结构，高层次是过程控制级，低层次是基础自动化级。 基础自动化级，主要进行电气自动控制和仪表自动控制，对工艺设备过程信息进行检测、显示、记录及数据初步处理，执行设备运转控制及工艺设备过程自动调节、超限报警。 过程控制级，主要完成生产过程优化控制、操作指导、数据处理和存储，与上级管理计算机及其它计算机之间的数据通信。在华新水泥，过程自动化控制系统采用4级网络系统： 以太网批量控制服务器和操作站的数据传输 工业以太网系统总线，操作站和控制器间的数据传输 PROFIBUS-DP系统I/O总线，控制器与I/O站间的数据传输 PROFIBUS-PA系统与PA智能仪表的数据传输华新水泥生产过程
4、自动化控制系统依照水泥生产工艺流程，按如下子系统控制站分布（以下WINCC画面截屏，以华新水泥（阳新）公司一期6000T/D熟料生产线为例）：,一、工程概述：,石灰石破碎控制站：石灰石破碎及输送；,石灰石破碎控制站：石灰石破碎及输送；,原料磨控制站：原料进厂均化及输送、原料配料、原料粉磨、电收尘、生料入库、水泵房；,原料磨控制站：原料进厂均化及输送、原料配料、原料粉磨、电收尘,窑尾控制站：废气处理（高温风机、增湿塔）、生料均化、生料入窑、窑尾塔架（预热器、分解炉）、烧成窑中、空压机站；,窑尾控制站：废气处理（高温风机、增湿塔）、生料均化、生料入窑,窑头控制站：熟料冷却（篦冷机）、熟料入库、原煤
5、输送、煤磨、煤粉秤；,窑头控制站：熟料冷却（篦冷机）、熟料入库、原煤输送、煤磨、煤,上位机采用WINCC进行组态。人机界面主要设计有以下内容: (1) 系统工艺流程显示:依据设备系统工艺流程图，按照功能组区域划分; (2) 调节系统、调节画面:回路手操站，调节参数与参数趋势的集中显示; (3) 重要参数趋势显示:有实时趋势与历史趋势两种显示;(4) 全局报警显示:系统按照功能区分为若干个报警组，各个报警组的报警窗口分布于相应功能显示窗口的上方，全局报警显示提供集中查看系统所有报警的能力，或按优先级、报警组过滤查看，并具有全局报警确认。,上位机采用WINCC进行组态。人机界面主要设计有以下内容:
6、,PCS7在华新水泥生产过程控制系统中的应用课件,通常情况下，石灰石破碎控制站使用一个西门子SIMATIC S7-300站（315-2 DP）进行控制，其余各个控制站使用一个西门子SIMATIC S7-400站（416-2 DP）进行控制。依照现场设备及工艺布局的具体情况，可以将窑尾控制站和窑头控制站合并为一个控制站；将水泥磨控制站和包装控制站合并为一个控制站。以上每个子系统均通过西门子不同的通讯模块连接在同一个工业以太网上。在窑线主要生产控制部分，采用工程师站及服务器/客户机结构，运用若干数量的人机界面（操作员站）完成对生料、熟料、水泥生产过程自动化控制系统的监视和控制。并且，管理人员能够使
7、用IE浏览器，利用WINCC中的Web Navigator，通过网关，对生产线的监视和控制进行实时浏览。,通常情况下，石灰石破碎控制站使用一个西门子SIMATIC S,二、系统要求1控制系统设计的总体目标提高水泥生产的自动化水平；实现实现水泥生产系统的高品质运行，提高运行经济性；提高运行人员工作效率，满足整个系统运行全能值班要求；提高效益，降低能耗。2系统设计及应用时的设计思想1) 功能设计：体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力（报警、分析、指导、处理等）及先进的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗为设计思想。具体如下：对象控制按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到平衡。保
8、障系统安全、可靠、高效运行和启停。提高水泥生产系统运行的技术经济效益实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。完善的操作指导和事故分析手段系统运行工况可由很多监测参数反映出来，当运行工况出现异常时，提供相关参数、趋势、图表等高效方式通知运行人员及时处理。操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能，有助于系统日常管理和事故分析。高效、便捷的系统在线维护。,二、系统要求,2) 系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下：可靠性设计：所有部件标准化、通用化、模块化。控制系统按分层、分散、自治的原则。所有I/O模件均为智能化设计，采用隔离措施
9、，具有高共模抑制比和差模抑制比。并具有软件数字滤波和消除偶发干扰的措施。维护性设计：可带电插拔。系统自诊断至通道级。选用模块化的功能组态软件，提高软件透明度。扩展性设计：采用工业以太网网络结构，通讯速率100MBPS，主干网采用冗余环网，个子站通过双绞电缆挂接在主干网络上，有极强的通讯扩展能力。提供与其它系统的通讯接口，如工业以太网、PROFIBUS DP或MODBUS。开放性设计：支持国际标准数据接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。标准MIS数据接口站，与厂级MIS互联。,2) 系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态,三、PCS7系统的主要特点华新水泥为什么选
10、择SIEMENS PCS7? 水泥生产各个车间和工段互不干扰，但它必须实现相互之间的通讯，完成交换数据，从而保证连锁要求； 系统有大量的离散输入/输出数据，以及少量的模拟输入/输出； 部分离散输入/输出需要高扫描速度； 部分重要过程传感器需要系统能够实现优化处理，也可以实现人工设置； 工艺相对简洁，设备数量多； 系统方便地与随机控制设备（PLC）的连接、通讯； 控制系统必须有很好的兼容性； 控制系统可靠性高，有自诊断和冗余功能 TIA的理念和强大的系统软件功能,三、PCS7系统的主要特点,四、PCS7系统在华新水泥的应用1 硬件组成华新水泥生产过程自动化控制系统的硬件包括：1个西门子SIMAT
11、IC 300站和5个（最少为3个）西门子SIMATIC 400站。（各个站包括1个电源模块、1个CPU、1个工业以太网通讯接口模块和数量不等的ET200M、模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块）、1台工程师站计算机和1组服务器对及若干台工控计算机、2个西门子CP1613网卡、1台MIS服务器。2、 软件组成华新水泥生产过程自动化控制系统的软件包括：Windows 2000 Server 英文版操作系统、西门子PCS7编程软件和CEMAT水泥行业专业软件。3、 系统配置（见附图）华新水泥生产过程自动化控制系统中各个现场控制站通过西门子工业以太网通讯模块连接在同一个SIMATIC工业
12、以太网（采用光纤熔接为环形网络，如下图中绿线所示）上完成控制功能，同时服务器通过西门子CP1613网卡、若干台工控计算机也通过经RJ45屏蔽双绞线由普通网卡到交换机或中控室的OSM TP62连接到此SIMATIC 工业以太网上完成监视和操作功能。其中，原料磨控制系统的SIMATIC 400站通过工业以太网与石灰石破碎控制系统的SIMATIC 300站交换数据，同时原料磨控制系统的SIMATIC 400站通通过工业以太网与窑尾控制系统和窑头控制系统的SIMATIC 400站交换数据。而且，SIMATIC 400站基于PROFIBUS-DP/PA网络，连接现场远程控制站、PROFIBUS-DP设备
13、（低压保护装置、高压保护装置、执行机构、变频器、现场控制器等）或PROFIBUS-PA仪表（温度变送器、压力变送器）。,四、PCS7系统在华新水泥的应用,SIMATIC PCS 7 一个真正的现代DCS系统 HMI 具有多用户能力的HMI组件 大容量架构 客户机-服务器结构 冗余 AS, I/O 模块, I/O 热插拔（运行中插入和拔出模块） 运行中可进行扩展 / 修改 用于危险区域的I/O 模块 冗余（控制器、模块和PROFIBUS） 集成的故障安全技术 智能现场设备/驱动设备的集成 快速以太网和PROFIBUS DP/PA 光纤交换技术 冗余（系统总线和现场总线） 集中式工程工具，简单易用
14、，通用操作 批量工程，具有导入导出功能 应用图形化和面向PLT的工具进行全面、有效的工程 集成的SIMATIC PDM软件对智能现场设备进行集中参数化,SIMATIC PCS 7 一个真正的现代DCS系统,八、 应用体会1、 全集成自动化（TIA）为现代化企业的生产和管理提供的方便；2、 现场总线技术的应用节约了大量的现场信号电缆，带来的方便的同时也提高了项目的经济效益。Profibus通讯协议的透明允许多厂家开发符合协议的总线设备，为用户选型提供了广阔的空间；3、 SIMATIC PCS 7的开放性为编程人员带来的方便；4、运行维护费用低:自动控制水平高，运行人员少；5、西门子全集成自动化控制系统PCS7具有过程控制系统的所有特性和功能，过程控制简单而安全、方便信息网络和现场总线及仪表的集成，设计模块化，系统的扩展性强，是水泥生产过程中理想的集成运行平台 .,八、 应用体会,
