低成本DCS在水泥廠過程自動化的應用（繁體版）
| 本文介紹了一種適合中小水泥企業自動化過程的DCS系統。 | |||
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近年來隨著計算機技術的發展，及其在水泥工業生產過程中被廣泛使用。目前我國新建或改造的大中型水泥生產線很多採用了DCS系統，但還有很多中小規模的水泥企業仍處於自動化水平相對滯後的階段，仍使用傳統儀表甚至靠人工進行監控，這對提高產品質量和產量，節能袶耗，加強企業競爭力來說都是不利因素，而大型的DCS系統的成本相對較高，一般企業也無法接受。針對這些問題，開發設計了一套低成本DCS系統，並在本公司實施。
由於本公司的現場環境惡劣，除高溫、多意外，還大量使用變頻器，使得電磁干擾比較嚴重，而且在水泥生產過程中，工藝檢測點分散，佈線成本和工作強度均很大，因此本著高性能、價格比的原則，經過考察選型，選用了深圳威達公司的牛頓7000系列遠端數據模組和工業計算機以及相應的I/O設備來完成。
《系統構成》
如圖一所示，系統按水泥生產工藝過程要求分為5大功能子系統：生料磨監控管理系統；立窯（火段）燒過程監控管理系統；水泥磨監控管理系統；轉窯監控管理系統；全廠配電設備運行、用電監控管理系統。其中，生料磨子系統和水泥磨子系統均能實現全線自動開、停機及對磨機的軸承供油系統和主設備的溫度、電流進行監控管理，並根據各參數變化進行優化計算和調節；立窯子系統包括立窯生產線的設備開停監測，生料自動力水成球、偏火自動校正、立窯（火段）燒過程智能控制等；轉窯子系統實現濕法磨、煤磨的聯鎖控制，同時，使轉窯生產線的設備、產量、能耗均處於監控狀態，並實現自動控制；配電子系統主要監測全廠各配電房的變壓器和各大主機的運行情況並記錄。
 各子系統均通過Ethernet與公司現有的管理網絡連接，將數據整理後放在網上供公司管理部門調用。
《子系統構成》
為簡明起見，僅以立窯系統為例做介紹。
立窯子系統原理
如圖二所示，立窯子系統共分車間管理級、車間中控制、車間現場級三層。他們之間通過RS-485總線連接，牛頓-7033、牛頓-7050、牛頓-7021、牛頓-7041等模組負責對立窯系統各個工藝參數進行採集。
 生料成球自動控制器由嵌入式控制模組牛頓-7188、Touch 200人機界面和牛頓-7016、牛頓-7080、牛頓-7021私數據I/O模組、應變計、流量傳感器和變頻器組成，通過對料水跟蹤、調節，使成球保持在一個穩定的範圍內。
熟料自動計量控制器由牛頓-7188和牛頓-7016模組、應變計、SRR組成，根據出窯熟料的流量值計算出窯的臺時產量。
在中控室，利用牛頓-7188的多串口的特點，將它作為IPC工控機與現場級之間的數據緩衝。這樣可同時有2～3臺IPC工控機工作，均可干預控制或對系統作參數調整。
車間控制室的IPC主要完成整個系統數據的優化計算、顯示、自動分析、存儲和控制策略等功能，中控室人員可根據這些信息和實際情況作出調整指令，並由IPC發送到下層輸出模組控制執行機構動作。
車間管理級的IPC對數據進行計算、顯示、分析和存儲，並根據考核要求，計算出每個工藝參數的控制臺格率，以作為計獎的依據。
系統軟件
由於系統的要求複雜，既要求有良好的人機界面，又要能即時監測控制，所以在IPC 上用Visual Basic 5.0 for bbbbbbs 來編寫控制軟件，軟件有系統管理模組、工藝流程圖模擬顯示模組、儀表屏模擬顯示模組、數據庫管理模組、數據通信模組、控制算法模組等，在編程過程中大量使用ActiveX物件技術，使得開發周期大大縮短。
在牛頓-7188上利用威達公司提供的庫存文件，用Quick Basic編寫程序，只需用約200KB的空間就可完成控制功能，軟件主要包括數據處理和數據通信兩大功能模組。其中生料成球系統還有控制Touch200完成人機對話的功能模組。
運行效果和經驗
1998年初在第一條生產線上安裝使用，經過對系統完善，到1999年已經在5條生產線上使用了此系統，成球合格率得以提高，進出窯的物料超於平衡，保證了立窯熱工制度的穩定，使熟料產量、質量大為提高。基本上沒有出現故障，而且將硬碟更換為威達公司的大容量IDE FLASH電子硬碟後，解決了硬碟不能適應惡劣環境和頻繁讀寫的問題。
《結論》
由於牛頓7000系列模組採用RS-485方式通信，可遠距離通信，系統所有模組只需一條通信線即可連接，其具有的高通信速率、高採樣分辨率、智能化、光電隔離、強抗干擾和雙看門狗設計，使系統的可靠性強，數據高速I/O成為可能，軟件開發比較容易。而且主機使用RS-232通信口與網絡連接，基本上任何一臺有RS-232通信口的計算機都可使用此網路，使設備的互換性好，維護人員的工作難度和工作量也很小。加上牛頓通信模組所特有的自適應功能和牛頓-7188的多串行口設計，使原有帶通信功能的設備（如變頻器、智能儀表等）都可掛在網上，減少了設備的投資成本。
因此，在立窯系統完成後，相繼在其他子系統上也大量採用牛頓模組組成網路，滿足了生產工藝要求和高性能價格比的原則，也使本公司的自動化控制和管理水平上了一個新臺階。 |
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