生產(chǎn)管理知識(shí)_濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)論文

分類號(hào)：T P 2 7 3 密級(jí)：公開 磨匆Z 學(xué) 單位代碼：1 0 4 2 7 學(xué)號(hào)：2 0 1 0 0 3 0 3 1 4 碩士學(xué)位論文 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 研究生姓名 導(dǎo)師姓名 學(xué)科( 領(lǐng)域) 申請(qǐng)學(xué)位類別 答辯時(shí) 間 周學(xué)良 王孝紅 控制工程 工程碩士 20 12 年5 月29 日 D i s t r i b u t e dC o n t r o lS y s t e mo fW e i f a n gS l a gC e m e n t P r o d u c t i o nL i n e B y Z h o uX u e l i a n g U n d e rt h eS u p e r v i s i o no f W a n gX i a o h o n g AT h e s i sS u b m i t t e dt ot h eU n i v e r s i t yo fJ i n a n I nP a r t i a lF u l f i l l m e n to ft h eR e q u i r e m e n t s F o rt h eD e g r e eo fM a s t e ro fP r o f e s s i o n a l U n i v e r s i t yo fJ i n a n J i n a n ，S h a n d o n g ，P R C h i n a M a y ，2 0 1 2 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得 的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式 標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 ：) 習(xí)躉詛哪切1 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解濟(jì)南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國(guó)家有 關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借鑒；本人授權(quán)濟(jì)南大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其 他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。 五公開 口保密L 年，解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：l 虱黿各導(dǎo)師簽 ：沙I 乙易、1 濟(jì)南入學(xué)頌一I ：學(xué)位論文 目錄 第一章緒論1 1 1 前言1 1 2 鋼渣水泥特點(diǎn)1 1 3 鋼渣水泥的現(xiàn)狀與發(fā)展2 1 4D C S 系統(tǒng)簡(jiǎn)介3 1 4 1D C S 系統(tǒng)概念3 1 4 2D C S 歷史及發(fā)展現(xiàn)狀3 1 4 3D C S 的發(fā)展方向4 1 5 水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)4 1 5 1 水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀一4 1 5 2 水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)一5 1 6 鋼渣水泥生產(chǎn)采用集散控制系統(tǒng)的意義5 1 7 本論文主要研究?jī)?nèi)容一6 第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)7 2 1 系統(tǒng)需求分析7 2 1 1 系統(tǒng)工藝流程一7 2 1 2 系統(tǒng)主要要求1 0 2 2 系統(tǒng)自控總體設(shè)計(jì)1 3 2 2 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1 4 2 2 2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成與配置1 4 第三章系統(tǒng)硬件配置與組態(tài)17 3 1 系統(tǒng)硬件概述1 7 3 2 系統(tǒng)硬件組態(tài)配置18 3 2 1 控制站硬件及組態(tài)2 0 3 2 2 操作站硬件及組態(tài)2 5 第四章系統(tǒng)軟件組態(tài)編程一3 5 4 1 軟件簡(jiǎn)要介紹3 5 4 2 過程控制組態(tài)3 5 4 2 1 控制采集點(diǎn)的組態(tài)3 5 4 2 2 庫函數(shù)和功能塊組態(tài)3 6 4 2 3 應(yīng)用程序組態(tài)3 8 4 3 操作監(jiān)控組態(tài)4 1 4 3 1 數(shù)據(jù)庫組態(tài)4 1 4 3 2 流程畫面組態(tài)4 2 4 3 3i f i x 與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交互4 6 第五章關(guān)鍵工程問題分析及具體實(shí)施一4 9 5 1 系統(tǒng)的軟硬件連接4 9 5 2 工程P I D 分析51 5 3 工程問題分析5 3 第六章總結(jié)與展望5 7 6 1 工程總結(jié)5 7 6 2 展望5 7 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 鈔酊 獻(xiàn) 教凱錄參致附 濟(jì)南人學(xué)碩1 ：學(xué)位論文 摘要 隨著鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)廢料鋼渣量大幅增加，這是目前需要解決的問題。 而水泥的需求量隨著建筑業(yè)的發(fā)展大幅增加。將鋼渣加入到水泥中配制出的高質(zhì)量的水 泥完美解決以上兩個(gè)問題。集散控制系統(tǒng)( D C S ) 是一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生 產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控的一種新型的控制技術(shù)。近年來，D C S 在水泥生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用 十分廣泛。 本文以濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)為例，介紹了D C S 在實(shí)際過程控制系統(tǒng)中的 具體設(shè)計(jì)與實(shí)施，具體分析了項(xiàng)目中出現(xiàn)的系統(tǒng)自動(dòng)控制問題及問題的解決方案和現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)施， 首先本文講述了鋼渣水泥的特點(diǎn)，水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，D C S 的基本概念， D C S 的發(fā)展歷史以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。研究分析D C S 在水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 系統(tǒng)陳述本生產(chǎn)線的具體工藝流程，系統(tǒng)的主要控制技術(shù)要求，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和系統(tǒng) 的總體方案；詳細(xì)羅列出本控制系統(tǒng)中所用到的硬件和軟件。詳細(xì)講述硬件軟件的配置 和組態(tài)，包括采集點(diǎn)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、控制程序編寫、畫面組態(tài)，以及系統(tǒng)與外部數(shù) 據(jù)庫數(shù)據(jù)的交互等。本文將系統(tǒng)軟硬件和上下位機(jī)的互聯(lián)過程詳細(xì)分析講述。分析了工 程中用到的P I D 控制算法，以及一些P I D 參數(shù)整定過程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題。并對(duì)具 體問題進(jìn)行分析，提出解決方案，并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。 該水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行。在系統(tǒng)運(yùn)行的半年時(shí)間里，整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn) 轉(zhuǎn)正常，能夠達(dá)到鋼渣水泥的生產(chǎn)要求，并且用戶界面友好，操作簡(jiǎn)單，得到用戶的肯 定。配料P I D 控制部分控制作用快速穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)( D C S ) ：鋼渣水泥；P I D ；C B M ； A b s t r a c t W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei r o na n ds t e e li n d u s t r y , i n d u s t r i a lw a s t es l a gi n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y , w h i c hi s t h ec u r r e n tp r o b l e mt ob es o l v e d S p e c i a lc e m e n td e m a n di n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l yw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h e c o n s t r u c t i o ni n d u s t r y S l a ga d d e dt ot h ec e m e n t p r e p a r a t i o no fs p e c i a lc e m e n tb e c o m e st h ep e r f e c ts o l u t i o nf o rm o r et h a nt w o T h ed i s t r i b u t e d c o n t r o ls y s t e m ( D C S ) i san e wt y p eo fc o n t r o lt e c h n o l o g y , w h i c ha a p p l i e sc o m p u t e rt e c h n o l o g y t om o n i t o rt h ep r o d u c t i o np r o c e s so ft h ei n d u s t r i a ls c e n e 。I nr e c e n ty e a r s ，D C Si sw i d e l yu s e d i nt h ec e m e n tp r o c e s sc o n t r o li nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s I nt h i st h e s i d ，t a k et h eW e i f a n gs l a gc e m e n tp r o d u c t i o nl i n ec o n t r o ls y s t e mf o re x a m p l e ， t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h eD C Ss y s t e mi nt h ea c t u a lp r o c e s sc o n t r o lp r o j e c t ，a n da d e t a i l e d a n a l y s i s o ft h ea u t o m a t i o np r o j e c tc o n t r o li s s u e sa n dp r o b l e m sa n do n s i t e i m p l e m e n t a t i o ni sd e s c r i b e d F i r s t l yt h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs t e e ls l a gc e m e n t ，p r e s e n td e v e l o p m e n t s i t u a t i o no fc e m e n t ，t h eb a s i cc o n c e p t so fD C S ，D C Sd e v e l o p m e n th i s t o r ya n df u t u r et r e n do f d e v e l o p m e n td i r e c t i o n T h ea p p l i c a t i o n s o fD C Sc o n t r o li nt h ec e m e n tp r o d u c t i o nl i n ei s i n t r o d u c e dA b o u tt h ep r o j e c ts p e c i f i cp r o c e s s ，t h em a i nc o n t r o ls y s t e m St e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s ， s y s t e mt h ep r i n c i p l ea n dt h eo v e r a l ls c h e m eo ft h es y s t e mi sa l s od i s c r i b e d ；t h ew h o l ec o n t r o l s y s t e ma r ei n t r o d u c e di nt h ea s p e c to ft h eu s eo fh a r d w a r ea n ds o f t w a r e T h ep a r p e rd e t a i l st h e h a r d w a r ea n ds o f t w a r ec o n f i g u r a t i o na n dc o n f i g u r a t i o n ，i n c l u d i n gt h e a c q u i s i t i o np o i n t c o n f i g u r a t i o n ，d a t a b a s ec o n f i g u r a t i o n ，c o n t r o lp r o g r a m ，i m a g ec o n f i g u r a t i o n ，a n dt h ee x t e r n a l d a t ai n t e r a c t i o n T h i sa r t i c l ea l s oi n c l u d e st h es y s t e m Si n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e nh a r d w a r ea n d s o f t w a r e T h eu s eo fP I Dc o n t r o la l g o r i t h mi nt h ep r o j e c ti sd e s c r i b e dc l e a r l y , a sw e l la ss o m e k e yt e c h n i c a lp r o b l e m se n c o u n t e r e di nt u n i n go fP I Dp a r a m e t e r s T h e r ei sa n a l y s i so f c o n c r e t e p r o b l e m s ，p r o p o s es o l u t i o n s ，a n di m p l e m e n tf i e l do ft h ep r o je c t T h ec e m e n tp r o d u c t i o nl i n eh a sb e e np u ti n t oo p e r a t i o n f o rs i xm o n t h s T h ee n t i r ec o n t r o l s y s t e mi so p e r a t i n gn o r m a l l ya n di sa b l et oa c h i e v et h ep r o d u c t i o nt a r g e to fs l a gc e m e n t ，a n di t h a su s e r - f r i e n d l yi n t e r f a c e ，s i m p l eo p e r a t i o n T h eP I Dc o n t r o l l e ri sf a s ta n ds t a b l e K e yW o r d s ：d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ；s t e e ls l a gc e m e n t ；P I D ；C B M ；I F I X V 濟(jì)南人學(xué)碩已學(xué)位論義 1 1 前言 第一章緒論 能源問題是世界各國(guó)十分關(guān)注的四大生存問題之一，我國(guó)也將節(jié)能減排作為國(guó)家的 一大發(fā)展戰(zhàn)略，綜觀各大工業(yè)，能耗大、浪費(fèi)嚴(yán)重。而節(jié)能潛力最大的工業(yè)是建筑工業(yè) 【1 】，水泥是建筑工業(yè)中的基本原料，同時(shí)水泥材料以其優(yōu)良的工程性能和相對(duì)低廉的生 產(chǎn)成本也成為各類建筑工業(yè)最主要的建筑材料。水泥業(yè)是高能耗、高污染且產(chǎn)能嚴(yán)重過 剩的行業(yè)，近幾年一直是國(guó)家宏觀調(diào)控的重點(diǎn)對(duì)象。為符合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的要求，設(shè)計(jì) 更加節(jié)能的，變廢為寶的新型水泥生產(chǎn)線已成為專家學(xué)者的研究目標(biāo)，由文獻(xiàn)【2 5 】也可 以看出，提高資源有效利用率、降低能源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為水泥行業(yè)發(fā)展的 前提。 如何降低能耗，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，各國(guó)政府都在考慮這個(gè)問題。如 美國(guó)利用廢紙垃圾制作美元；以及本文所論述的利用鋼廠廢料鋼渣生產(chǎn)鋼渣水泥等。大 規(guī)模利用固體廢棄物生產(chǎn)新型建材，一方面解決了固體廢物的出路問題，為資源再利用 做出貢獻(xiàn)，另一方面所制作的新型建材在建筑上廣泛應(yīng)用，效果更好。 鋼渣是煉鋼過程中排放的廢渣，其排出量約占粗鋼產(chǎn)量的1 5 2 0 【6 】，目前很多鋼 廠鋼渣廢料剩余量很大，如果處理不當(dāng)，長(zhǎng)期下去不僅占有大量的耕地，而且對(duì)環(huán)境造 成嚴(yán)重污染。所以鋼渣綜合利用問題一直被人們所關(guān)注【7 ，8 】，而鋼渣廢料在其它領(lǐng)域卻有 著廣泛的用武之地。如利用它做道路路基材料：替代石屑制作混凝土路面磚、混凝土空心 砌塊【9 1 ；再如鋼渣加人適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成鋼渣水泥及作為混凝土的 摻合料等。綜合利用鋼渣，在促進(jìn)環(huán)保，節(jié)省能源等方面，具有廣闊的發(fā)展前景。 1 2 鋼渣水泥特點(diǎn) 具體來說利用鋼渣生產(chǎn)的鋼渣水泥具有以下特點(diǎn)： 鋼渣礦渣水泥( 簡(jiǎn)稱鋼渣水泥) 是以鋼渣和?；郀t礦渣為主要原材料，加人適量硅 酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成水硬性膠凝材料。從鋼渣的作用機(jī)理上看【l o 】，由于鋼渣 含有與硅酸鹽水泥熟料相似的礦物，在熟料高溫燃燒過程中，降低了晶體的成核勢(shì)能， 起到了誘導(dǎo)結(jié)晶的作用，改善了生料的易燒性，所以生產(chǎn)此種水泥具有低水化熱的特點(diǎn)； 濰坊鍘渣水泥生嚴(yán)線集散控制系統(tǒng) 由于鋼渣起到了晶種的作用，加速了C 3 S 的形成，f - C a O 含量了減少了，其熟料強(qiáng)度也 有明顯提高，因而生產(chǎn)出來的水泥具有比普通水泥強(qiáng)度更高的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度等級(jí)可達(dá) 3 2 5 M P a 以上I l l J ；由于鋼渣中的鈣元素以礦物形式存在，帶入生料中一定量的C a O 、 M g O 從而減少了部分C a C 0 3 ，M g C 0 3 分解所吸收的熱量，因而在一定程度上降低熟料 的熱耗。基于鋼渣的以上機(jī)理及特點(diǎn)我們可以推斷出鋼渣水泥與一般水泥相比質(zhì)量有很 大地提高，鋼渣水泥不僅有更高的強(qiáng)度，同時(shí)利用鋼渣制造水泥是廢渣高價(jià)值資源化利 用的重要途徑，對(duì)節(jié)能、降耗、降低水泥成本、減少建材工業(yè)二氧化碳的排放、保護(hù)環(huán) 境都有重要意義。鋼渣水泥與礦渣硅酸鹽水泥在物理特性和力學(xué)性能方面非常相似，鋼 渣水泥具有水化熱低、耐磨性好、抗?jié)B透性好、抗凍等諸多的優(yōu)點(diǎn)【12 1 。并且生產(chǎn)礦渣水 泥可以節(jié)省石灰石資源，節(jié)省能源，減少二氧化碳和煙塵排放對(duì)環(huán)境的造成的污染，并 且針對(duì)于鋼渣對(duì)水泥的微觀結(jié)構(gòu)的影響的進(jìn)一步研究表明：鋼渣經(jīng)粉磨后得到的鋼渣粉 和水泥熟料粉按照不同的比例混合可以制得多種不同耐磨程度的水泥產(chǎn)品【l3 1 。這些水泥 產(chǎn)品不僅可作為通用水泥用于一般工業(yè)與民用建筑，而且更適用于水利、道路、海港等 特種工程。因此鋼渣水泥被稱為“綠色水泥”。它將在二十一世紀(jì)建筑工程中發(fā)揮更大 的作用。 1 3 鋼渣水泥的現(xiàn)狀與發(fā)展 由于鋼渣水泥生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鋼渣水泥廠的投資比普通水泥廠約節(jié)省5 0 ，鋼渣水 泥的生產(chǎn)成本比普通水泥成本約低3 0 1 4 】，目前，我國(guó)的鋼渣水泥生產(chǎn)線有3 0 多條， 年產(chǎn)量2 0 0 余萬噸。九十年代以來，國(guó)內(nèi)建設(shè)了一些規(guī)模相對(duì)較大的鋼渣水泥廠。國(guó)家 有關(guān)部門分別于2 0 0 2 年、2 0 0 3 3 年、2 0 0 4 年、2 0 0 7 年對(duì)鋼渣水泥產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了三次 國(guó)家監(jiān)督抽查和一次統(tǒng)檢。0 2 年的抽查合格率為5 7 1 ，0 3 年和0 4 年為6 2 5 ，0 7 年 為9 3 3 1 5 ，其中0 7 年的抽查合格率與通用水泥相一致，這說明鋼渣水泥產(chǎn)品質(zhì)量在 逐年提高。就目前發(fā)展而言，各大鋼渣水泥廠家都選用D C S 作為主流的自動(dòng)化控制系 統(tǒng)，D C S 也發(fā)展得相當(dāng)成熟和實(shí)用，此工程項(xiàng)目生產(chǎn)線也是要基于D C S 來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。 濟(jì)南人學(xué)碩 ：學(xué)位論文 1 4D C S 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1 4 1D C S 系統(tǒng)概念 集散控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)( D I s t 曲u t e dC o n t r o lS y s t e m ，D C S ) 是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過 程中發(fā)展起來的，將計(jì)算機(jī)技術(shù)完美應(yīng)用到工業(yè)過程控制現(xiàn)場(chǎng)1 6 1 。是完成過程控制、過 程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景。 1 4 2D C S 歷史及發(fā)展現(xiàn)狀 在計(jì)算控制系統(tǒng)的發(fā)展過程中，D C S 控制系統(tǒng)經(jīng)歷了多次重大的變革。集散型控制 系統(tǒng)是一種控制分散，管理集中的控制系統(tǒng)。它是以P C 為核心，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 圖像顯示與處理技術(shù)的高端計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程集中監(jiān)視、操 作、管理。工業(yè)過程的順序控制、批量控制能夠在系統(tǒng)中直接完成實(shí)現(xiàn)【1 8 】，在先進(jìn)的集 散型控制系統(tǒng)中，各別大型企業(yè)采用先進(jìn)的D C S 系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中還包括了生產(chǎn)過程 的在線指揮、調(diào)度和管理。 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生大致可以分為三個(gè)階段： 第一階段：由常規(guī)的模擬式調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的過程控制系統(tǒng)。伴隨著社會(huì)的發(fā)展?？?制室的儀表屏越來越大，難于實(shí)現(xiàn)集中的操作和顯示【l9 1 。各個(gè)生產(chǎn)工段之間的儀表設(shè)備 都是相對(duì)獨(dú)立的。而控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)集中控制以后，以上問題迎刃而解，在計(jì)算機(jī) 上可以編程實(shí)現(xiàn)模擬儀表中難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的控制規(guī)律。生產(chǎn)過程的各個(gè)工段之間也可 以通過通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互【2 0 1 ，控制集中方便。 第二階段：有計(jì)算機(jī)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。但只要計(jì)算機(jī)崩潰整個(gè)系統(tǒng)也就隨之癱瘓。文 獻(xiàn) 2 1 ，2 2 ，2 3 都提及這個(gè)發(fā)展時(shí)期的系統(tǒng)的各個(gè)缺點(diǎn)不足。這樣的系統(tǒng)可靠性很低。不能 滿足工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的要求。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)采用冗余的工作模式可以解決以上問題，但整 個(gè)的工程成本就會(huì)增加。特別是9 0 年代以來，伴隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)控制過程 日益復(fù)雜化，過程控制的要求也隨之提高。當(dāng)前控制系統(tǒng)已不能滿足工業(yè)要求。 第三階段：在工業(yè)的推動(dòng)下，在以上兩個(gè)發(fā)展階段的基礎(chǔ)之上，集散控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn) 而生。散控制系統(tǒng)應(yīng)用多臺(tái)控制器分別控制生產(chǎn)過程的各個(gè)子系統(tǒng)的邏輯運(yùn)行。成功避 免了一臺(tái)設(shè)備損壞全廠系統(tǒng)癱瘓的悲劇。隨著電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，控制器呈現(xiàn)出微型 化、可靠性高、價(jià)格低廉的特點(diǎn)【2 4 1 ，這為D C S 的深度發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 1 4 3D C S 的發(fā)展方向 現(xiàn)階段D C S 在許多工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，在工控市場(chǎng)份額中占據(jù)主導(dǎo)地位， 但F C S 的飛速發(fā)展，對(duì)D C S 提出了巨大的挑戰(zhàn)。面對(duì)挑戰(zhàn)，D C S 將向以下幾個(gè)方向發(fā) 展： ( 1 ) 綜合化。高集成度的大系統(tǒng)是目前多數(shù)廠商對(duì)控制系統(tǒng)提出的新要求【2 5 】。全廠設(shè) 備的集中管理，局部的復(fù)雜控制，全局的數(shù)據(jù)通訊等都要求在一個(gè)系統(tǒng)中完成， ( 2 ) 智能化。高端的控制系統(tǒng)并不是把設(shè)備的控制從現(xiàn)場(chǎng)搬到中控室再畫面上操作， 而是能夠適應(yīng)無人操作，參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，過程的自動(dòng)調(diào)整【2 6 1 。 ( 3 ) 專業(yè)化。開發(fā)應(yīng)用于特定行業(yè)，如電站；D C S 、水泥，D C S 、玻璃D C S 等。 ( 4 ) 2 1 2 業(yè)P C 化方向發(fā)展由 P C 組成D C S 成為一大趨勢(shì)。I P C 成為D C S 的硬件平 厶 口o ( 5 ) D C S 與P L C 相互滲透、相互融合。文獻(xiàn) 2 7 ，2 8 闡述了D C S 與P L C 的區(qū)別及聯(lián) 系。D C S 原本多用于連續(xù)過程控制，P L C 多用于邏輯順序控制。但實(shí)際的生產(chǎn)過程比較 復(fù)雜，既需要連續(xù)控制，又需要邏輯順序控制。開始時(shí)D C S 將P L C 連入系統(tǒng)，如火電 廠D C S 系統(tǒng)中的P L C 主要用于實(shí)現(xiàn)相關(guān)的連鎖保護(hù)功能。P L C 價(jià)格低廉，使用方便， 得到了很快的發(fā)展。由于當(dāng)前P L C 向高功能、高速度、大容量方向展，形成同D C S 相 抗?fàn)幍拇笙到y(tǒng)，并且P L C 強(qiáng)化了通信能力，并且成功與現(xiàn)場(chǎng)總線相融合，在許多情況下 成為比D C S 性價(jià)比更高的分布式控制系統(tǒng)【2 9 】。 1 5 水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 5 1 水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 水泥行業(yè)的控制特點(diǎn)決定了控制系統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位的是開關(guān)量邏輯控制，同時(shí)模 擬量主要以簡(jiǎn)單的顯示和給定處理為主，控制回路多為單回路調(diào)節(jié)。目前新設(shè)計(jì)的大中 水泥廠控制系統(tǒng)很多都是這種情況。系統(tǒng)模式多采用對(duì)等式和客戶機(jī)朋艮務(wù)器方式3 0 1 ， 在網(wǎng)絡(luò)方面由于以太網(wǎng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和通訊設(shè)備的通用性使其具有比其他網(wǎng)絡(luò)更大的優(yōu) 勢(shì)，所以系統(tǒng)多采用以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)通訊的協(xié)議，系統(tǒng)靈活，組態(tài)易擴(kuò)展。 4 濟(jì)南人學(xué)碩= l 二學(xué)位論文 1 5 2 水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) ( 1 ) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的無人自動(dòng)控制 目前的多數(shù)水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)還必須有操作員進(jìn)行操作，控制設(shè)備的起停，工藝 參數(shù)的設(shè)定等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)的操作越來越簡(jiǎn)單化，越來越整體化。 操作員的一條命令可以控制諸多設(shè)備的起停。但要想條命令控制整條生產(chǎn)線還有一定 的難度，但隨著技術(shù)的革新，系統(tǒng)正在朝著全過程自動(dòng)化發(fā)展。 ( 2 ) 系統(tǒng)局部自整定 現(xiàn)階段水泥生產(chǎn)過程中的部分關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)還需要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工設(shè)定，并 且其設(shè)定值也不是系統(tǒng)的最優(yōu)值。隨著辨識(shí)技術(shù)的發(fā)展，未來的水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的 關(guān)鍵參數(shù)將實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)，自動(dòng)尋找最優(yōu)值，并可在線自動(dòng)設(shè)定【3 3 1 。 1 6 鋼渣水泥生產(chǎn)采用集散控制系統(tǒng)的意義 由于鋼渣水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)具有模擬量信號(hào)多的特點(diǎn)。所以選擇以過程信號(hào)控制為 主的D C S 系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用D C S 的優(yōu)勢(shì)主要在于以下幾點(diǎn)： 一是通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活方便、控制結(jié)構(gòu)功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操 作管理集中、人機(jī)交互界面友好、安裝簡(jiǎn)單模塊化規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行可靠性 古 同。 二是D C S 運(yùn)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)已經(jīng)很成熟、可靠性高，成功運(yùn)用的先例眾多。 雖然現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)總線( F C S ) 具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，但今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)總線 還不能夠完全取代D C S 控制系統(tǒng)。這是因?yàn)閛 ( 1 ) 近年來由于D C S 的廣泛應(yīng)用，其技術(shù)以日趨成熟，D C S 在可靠性、開放性、標(biāo) 準(zhǔn)化等方面有了很大的進(jìn)步。 ( 2 ) D C S 廠家較多，D C S 的價(jià)格也因此大幅度下降【3 5 】。 ( 3 ) D C S 能夠滿足目前的生產(chǎn)控制要求，用戶也容易接受。 ( 4 ) F C S 正在發(fā)展過程中，其某些方面還不是十分完美。例如F C S 的系統(tǒng)組態(tài)比較 復(fù)雜不易將系統(tǒng)設(shè)置到最佳狀態(tài)，再如現(xiàn)場(chǎng)總線通訊的線狀結(jié)構(gòu)，一旦總線某支路的電 纜斷了，這條支路上的所有儀表就無法檢測(cè)到其信息【3 6 1 。 ( 5 ) 目前現(xiàn)場(chǎng)總線儀表要比常規(guī)儀表價(jià)格高很多。 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 基于以上原因，D C S 現(xiàn)在仍是大多數(shù)用戶選擇的主流控制系統(tǒng)，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí) 間內(nèi)D C S 仍然會(huì)在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，特別是在水泥生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)仍然占有不 可替代的地位。 1 7 本論文主要研究?jī)?nèi)容 本文主要內(nèi)容總結(jié)如下： 第一章簡(jiǎn)要介紹鋼渣水泥特點(diǎn)，發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢(shì)；D C S 的歷史以及發(fā) 展趨勢(shì)，水泥應(yīng)用D C S 控制的設(shè)計(jì)新特點(diǎn)趨勢(shì)，以及鋼渣水泥生產(chǎn)采用集散控制系統(tǒng) 的意義。 第二章首先介紹整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程，闡述了系統(tǒng)的控制技術(shù)要求。根據(jù)工藝和控 制要求制定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，提出控制系統(tǒng)的具體控制方案。并確定系統(tǒng)的總體框架和 配置。 第三章介紹本系統(tǒng)所使用的硬件的總體特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)該系統(tǒng)中的具體硬件配置。 包括控制器，I O 卡件的特點(diǎn)，接線方法以及通訊方式等。具體介紹控制站的硬件組態(tài) 配置和操作員站的硬件組成以及具體調(diào)試方法。 第四章介紹控制系統(tǒng)所用的軟件，包括控制系統(tǒng)軟件和監(jiān)控系統(tǒng)軟件。首先是系統(tǒng) 所用的控制以及監(jiān)控軟件的特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域以及編程方法。具體介紹過程控制站的整個(gè) 控制組態(tài)，操作員站畫面報(bào)警報(bào)表趨勢(shì)等的組態(tài)。舉例說明監(jiān)控軟件與外部數(shù)據(jù)庫的互 聯(lián)等。 第五章首先闡述系統(tǒng)的上下位機(jī)聯(lián)接，然后就控制系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的工程難點(diǎn) 問題進(jìn)行理論剖析，并提出具體的解決方案，并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施調(diào)試。 濟(jì)南大學(xué)碩一 ：學(xué)位論文 2 1 系統(tǒng)需求分析 第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)而言，系統(tǒng)需要按照工藝要求完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的基本順序控制，另 外系統(tǒng)還需要滿足廠方提出的可靠性要求。下面對(duì)系統(tǒng)的這兩點(diǎn)需求做簡(jiǎn)要分析。 2 1 1 系統(tǒng)工藝流程 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)工程位于山東濰坊市高科技工業(yè)區(qū)，該生產(chǎn)線出 產(chǎn)礦渣粉和鋼渣粉，但主要生產(chǎn)鋼渣水泥，項(xiàng)目總投資1 2 億。生產(chǎn)的鋼渣水泥可以直 接應(yīng)用于要求較高的特殊工業(yè)場(chǎng)合。 該生產(chǎn)線最主要的設(shè)備是一臺(tái)2 0 0 0 K W 的球磨機(jī)，目前國(guó)內(nèi)鋼渣粉的研磨絕大部分 是用立磨，用球磨機(jī)研磨鋼渣粉的企業(yè)只有一家，所以該項(xiàng)目在技術(shù)上比較先進(jìn)，同時(shí) 也存在一定的控制難度。球磨機(jī)分時(shí)段研磨鋼渣粉和粉煤灰、石膏水泥熟料的混合料。 磨機(jī)的利用率較高。而其原料鋼渣粉是集團(tuán)內(nèi)其他鋼鐵生產(chǎn)線的廢料，石膏粉是其他分 廠的附屬產(chǎn)品，粉煤灰是電廠的廢料，所以該生產(chǎn)線是一條變廢為寶的生產(chǎn)線，生產(chǎn)成 本較低，而效益較高。 該生產(chǎn)線主要由五個(gè)工段組成，分別為破碎、烘干、配料、研磨和混料。 破碎系統(tǒng)主要由石灰破碎機(jī)，鏈?zhǔn)狡C(jī)，提升機(jī)以及一些測(cè)控儀表等組成。由鏟 車送入料斗的石灰石經(jīng)鏈?zhǔn)狡C(jī)送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，鏈?zhǔn)狡C(jī)可以控制入破碎機(jī) 的石灰石的量，經(jīng)破碎后的石灰石經(jīng)提升機(jī)提升入庫。庫頂安裝雷達(dá)料位計(jì)等測(cè)控設(shè)備 監(jiān)測(cè)庫內(nèi)物料的料位。 烘干系統(tǒng)由皮帶秤，皮帶機(jī)，烘干爐，提升機(jī)，除鐵器等組成。首先含水分較大的 鋼渣由鏟車料倉，料倉下有皮帶秤，物料經(jīng)皮帶秤送入皮帶機(jī)，其中皮帶秤靠轉(zhuǎn)速的變 化控制下料的多少。皮帶機(jī)將物料送入烘干爐。經(jīng)過烘干的鋼渣粉先入皮帶機(jī)，并經(jīng)過 除鐵器的除鐵處理后經(jīng)提升機(jī)入鋼渣庫。烘干爐還有喂煤環(huán)節(jié)，煤粉從變頻器控制的皮 帶機(jī)進(jìn)圓盤給料機(jī)后入爐。 配料環(huán)節(jié)主要由皮帶機(jī)，皮帶秤，震動(dòng)給料機(jī)組成。配料包括兩部分：鋼渣和粉煤 灰的混配；石膏熟料和粉煤灰的混配。該生產(chǎn)線建有四個(gè)配料庫，分別裝成以上四種物 濰坊釧渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 料。鋼渣和粉煤灰分別由各自的振動(dòng)器震動(dòng)下料，經(jīng)皮帶秤稱量后送入皮帶上混合，然 后送入滾壓機(jī)。另一部分的配料也是如此。配料必須按照特定的比例進(jìn)行。 研磨環(huán)節(jié)主要由輥壓機(jī)、選粉機(jī)、球磨機(jī)皮帶機(jī)及提升機(jī)組成。研磨系統(tǒng)需要分時(shí) 段研磨兩種物料，分別是粉煤灰和鋼渣的混合料及石膏、粉煤灰和水泥熟料的混合料。 從配料環(huán)節(jié)送來的物料先入穩(wěn)流倉，后經(jīng)棒閥控制其如輥壓機(jī)流量后入輥壓機(jī)進(jìn)行初步 的輥壓，輥壓后的混合料經(jīng)提升機(jī)送入選粉機(jī)進(jìn)行篩選，細(xì)粉進(jìn)入磨機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的研 磨，粗粉回到輥壓機(jī)從新輥壓。經(jīng)球磨機(jī)三段倉的研磨后的兩種混合料經(jīng)三段皮帶機(jī)分 別進(jìn)入鋼渣庫和熟料庫儲(chǔ)藏。 混料環(huán)節(jié)主要由混料機(jī)、螺旋鉸刀稱、羅茨風(fēng)機(jī)、小袋包裝機(jī)等設(shè)備組成?；炝鲜?以上工藝過程的兩種混合物和礦渣粉的混合?；旌虾缶统蔀殇撛唷Ｉ蟼€(gè)環(huán)節(jié)的兩個(gè) 庫內(nèi)的混合料先從庫內(nèi)由提升機(jī)提入各自的混料倉內(nèi)?；炝蟼}有三個(gè)，分別是兩種混合 料和礦渣混料倉?；炝蟼}下方裝有螺旋鉸刀稱。兩種混合料加上礦渣粉經(jīng)螺旋鉸刀稱送 入混料機(jī)進(jìn)行混合，混合后經(jīng)封閉斜槽上提升機(jī)后送入水泥庫。各種物料的流量用螺旋 鉸刀稱控制。而礦渣是直接來自一條老生產(chǎn)線的立磨研磨系統(tǒng)。進(jìn)入水泥庫的成品可以 直接從庫底放料狀車出售。也可以經(jīng)放料后進(jìn)入斜槽然后進(jìn)小袋包裝機(jī)，進(jìn)行小袋包裝 出售。物料從混料倉的下料和混料機(jī)內(nèi)部的混料都用到羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)。斜槽中物料的輸 送靠風(fēng)機(jī)吹送。上述所有環(huán)節(jié)中用到皮帶機(jī)輸送的一般都帶有收塵器。 根據(jù)鋼渣水泥工藝?yán)L制的整體工藝框圖如圖2 1 所示： 濟(jì)南人學(xué)碩：I ：學(xué)位論文 圖0 1 工藝系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)需要按照如圖0 1 所示工藝要求完成設(shè)備的順序控制，設(shè)備之間的連鎖保護(hù)， 這是系統(tǒng)滿足工藝需求的基本控制要求。 9 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 2 1 2 系統(tǒng)主要要求 2 1 2 1 總則 濰坊特鋼集團(tuán)有限公司建材分廠1 4 0 萬噸鋼渣粉沫生成產(chǎn)線控制系統(tǒng)需要完成的主 要工作如下： 集散型控制系統(tǒng)應(yīng)完成從熟料卸車到包裝等主要生產(chǎn)車間的電動(dòng)機(jī)和各種用電設(shè) 備的順序邏輯控制、控制參數(shù)的檢測(cè)、回路自動(dòng)控制等功能，并能在中央控制室內(nèi)對(duì)所 控制的生產(chǎn)車間進(jìn)行管理和操作。 2 1 2 2 具體技術(shù)要求 系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性，很強(qiáng)的抗干擾能力，特別是對(duì)高次諧波的抗干擾能力、友好 的操作界面、維護(hù)方便等特點(diǎn)。集散型控制系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)易于組態(tài)、易于使用和易于擴(kuò)展。 系統(tǒng)的報(bào)警、監(jiān)視和自診斷功能應(yīng)高度集中在C R T 上，控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能在功能和物理 上分散。集散型控制系統(tǒng)應(yīng)采取有效措施，保護(hù)系統(tǒng)免受各種計(jì)算機(jī)病毒的侵害和防止 集散型控制系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失。 1 、操作員操作站( O S ) ( 1 ) 每臺(tái)操作站( O S ) 均能對(duì)整個(gè)工藝線進(jìn)行監(jiān)視和操作。 ( 2 ) 用戶定義動(dòng)態(tài)工藝流程圖 _ 1 0 0 幅。 ( 3 ) 每臺(tái)操作站( 0 S ) 動(dòng)態(tài)標(biāo)簽數(shù) _ 5 0 0 0 點(diǎn)。 ( 4 ) 趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線記錄功能、趨勢(shì)曲線總數(shù) 3 2 0 條，1 分鐘時(shí)間間隔， 2 4 小時(shí)趨勢(shì)曲線大于6 4 條。 ( 5 ) 具有生產(chǎn)報(bào)告、事件報(bào)告、報(bào)警報(bào)告等，如按時(shí)間段打印各種數(shù)據(jù)和圖表等。 ( 6 ) 操作站與現(xiàn)場(chǎng)控制站通信速率 _ 1 0 0 M b p s 。 ( 7 ) 配有以太網(wǎng)接口。 ( 8 ) 流程圖中狀態(tài)更新時(shí)間 2 A 。輸出 5 A ，帶L E D 指示燈。 ( 3 ) 模擬量輸入輸出模件：輸入模件( A I ) ：標(biāo)準(zhǔn)4 “ - - 2 0 m A D C ，各通道間隔離。按需 要系統(tǒng)可以提供兩線制變送器2 4 V D C 電源，各通道間隔離。輸出模件( A o ) ：標(biāo)準(zhǔn)4 2 0 m A D C ，各通道間隔離。 ( 4 ) 現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)柜和I O 機(jī)柜為防塵結(jié)構(gòu)，并帶自冷卻通風(fēng)過濾裝置。 ( 5 ) A O 、A I 模擬量點(diǎn)均加隔離柵，隔離柵采用美N P 品牌。 ( 6 ) 系統(tǒng)工作溫度0 , - - , 5 5 。C ，系統(tǒng)工作相對(duì)濕度：1 0 “ “ 9 5 。 2 1 2 3 硬件要求 現(xiàn)場(chǎng)控制站系統(tǒng)： 現(xiàn)場(chǎng)控制站系統(tǒng)應(yīng)使用通用的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)劃分成為C P U 處理器、電源、機(jī) 架和背板總線以及通訊接口模塊等部件。支持全部的數(shù)字量和模擬量I O 。支持浮點(diǎn)運(yùn) 算。C P U 應(yīng)采用工業(yè)級(jí)微處理器。所采用的C P U 支持浮點(diǎn)運(yùn)算的能力，而且這種浮點(diǎn) 運(yùn)算采用內(nèi)置的數(shù)學(xué)協(xié)處理器的方式進(jìn)行處理。支持C P U 故障表和I O 故障表，有故障 時(shí)能自動(dòng)登錄，記錄故障發(fā)生時(shí)的日期、時(shí)間、故障類型。 指令系統(tǒng)： 邏輯控制和計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)功能；加減乘除和平方根、比例、二十進(jìn)制B C D 轉(zhuǎn)換等運(yùn) 算功能；比較與立即輸入、輸出功能；閉環(huán)P I D 調(diào)節(jié)功能；比率控制；連續(xù)手動(dòng)操作( M A N ) ； 手動(dòng)操作( M P O ) ；脈沖積算( S U M P ) 、順序控制、移位、轉(zhuǎn)換功能；定時(shí)中轉(zhuǎn)功能；文件 處理功能；網(wǎng)絡(luò)通訊功能；自診斷功能。可通過順序功能流程圖、梯形圖、功能塊圖或 “C ”語言編程，并可進(jìn)行在線或離線編程操作。 系統(tǒng)診斷： C P U 必須具備強(qiáng)有力的診斷能力，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常情況時(shí)，可通過報(bào)警提示操作人 員、系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行處理或者邏輯程序進(jìn)行自動(dòng)處理，這些功能是基于C P U 的硬件 系統(tǒng)所提供的故障診斷信息來完成的。 濰坊釧渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 診斷能力應(yīng)該是根據(jù)C P U 、存儲(chǔ)器、通訊、以及I O 的狀態(tài)報(bào)告相應(yīng)的信息，應(yīng)能 診斷到模塊、I O 通道一級(jí)的故障。 在提供報(bào)警信息的時(shí)候，應(yīng)該將故障的類型、位置、時(shí)間標(biāo)志等內(nèi)容一起登錄到相 應(yīng)的故障表中。 所有的故障信息應(yīng)該可以由上位機(jī)、通訊設(shè)備、梯形圖邏輯程序或功能框圖等幾種 方式進(jìn)行訪問。 2 1 2 4 軟件平臺(tái)要求 1 、軟件開發(fā)平臺(tái)功能 軟件應(yīng)該具有全圖示化界面、全集成、面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式，使得系統(tǒng)開發(fā)人員使 用方便、簡(jiǎn)單易學(xué)。功能覆蓋廣，軟件組合靈活高效、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和機(jī)制的先進(jìn)。系統(tǒng)能 夠確保工程師可快速開發(fā)出實(shí)用而有效的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。 軟件開發(fā)平臺(tái)應(yīng)采用國(guó)際通用的、流行的工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)，應(yīng)具有微軟認(rèn)證， 軟件應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)。 2 、開放式結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)軟件應(yīng)為開放式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)應(yīng)能提供完善的高級(jí)語言( 如V i s u a lB A S I C 、C 、C + + 和V i s u a lC + + ) 應(yīng)用程序接I ：I ( A P I ) ，以適應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中任何數(shù)據(jù)點(diǎn)的存取。技術(shù)人員可以 根據(jù)各自的需求編寫應(yīng)用軟件，以滿足一些特殊的自控需求。 軟件開發(fā)平臺(tái)應(yīng)具備多種硬件設(shè)備通訊標(biāo)準(zhǔn)接口，以滿足系統(tǒng)對(duì)不同硬件設(shè)備的通 訊兼容能力，軟件開發(fā)平臺(tái)應(yīng)支持與各種國(guó)際流行的控制系統(tǒng)硬件的通訊能力。軟件開 發(fā)平臺(tái)應(yīng)具備多種標(biāo)準(zhǔn)的軟件通訊接口，支持D D E 、N E T D D E 、O P C 、A P I 、O D B C 等， 以滿足與M I S 、E R P 、變電站監(jiān)控系統(tǒng)等的通訊能力。 3 、數(shù)據(jù)庫 軟件應(yīng)支持S Q L 數(shù)據(jù)庫，以收集、存儲(chǔ)、管理生產(chǎn)流程中的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)庫除具備常規(guī)的數(shù)據(jù)管理功能以外還應(yīng)具有開放的結(jié)構(gòu)，必須支持通用的數(shù)據(jù)交換協(xié) 議( 如D D E 、O P C 、O D B CS Q L 等) 以確保數(shù)據(jù)的有效利用。 4 、安全性 系統(tǒng)必須具備有效而完善的基于用戶的安全策略，以確保運(yùn)行過程中系統(tǒng)的安全， 最大限度的消除外界和人為的影響而造成的破壞。 5 、系統(tǒng)應(yīng)該支持建立在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)環(huán)境下的客戶機(jī)服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，支持 T C P I P 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。以及多服務(wù)器結(jié)構(gòu)。 1 2 濟(jì)南人學(xué)頒I j 學(xué)位論文 6 、報(bào)警配置和處理基于客戶機(jī)服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。 7 、用戶可以將第三方應(yīng)用程序，如：A u t o C A D 、C o r e l D r a w 所做的圖形裝載到監(jiān) 控畫面中，而且可以在這些圖形上面建立動(dòng)態(tài)變化。 8 、現(xiàn)場(chǎng)控制器編程軟件應(yīng)支持功能塊圖梯形圖等編程方式，能完全滿足系統(tǒng)控制 要求，所有現(xiàn)場(chǎng)控制器編程軟件應(yīng)為同一軟件，可在工程師站通過以太網(wǎng)進(jìn)行編程、下 載上裝、調(diào)試。 2 1 2 5 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng) 1 、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)應(yīng)連接各分散處理單元、I 0 處理系統(tǒng)、人機(jī)接口和系統(tǒng)外設(shè)等， 保證有可靠和高效的系統(tǒng)通訊。 2 、連接到數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)上的任一系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障不應(yīng)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)癱瘓或影 響與其聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)和設(shè)備的工作。 3 、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的負(fù)荷在最繁忙的情況下不應(yīng)超過3 0 - - - 4 0 以便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。 4 、數(shù)據(jù)通訊協(xié)議應(yīng)包括諸如C R C 循環(huán)冗余校驗(yàn)) 碼、奇偶校驗(yàn)碼等，以檢測(cè)通訊 誤差并采取相應(yīng)的保護(hù)措施以保證系統(tǒng)通訊的高度可靠性。系統(tǒng)可以連續(xù)診斷并及時(shí)報(bào) 數(shù) 昌O 2 2 系統(tǒng)自控總體設(shè)計(jì) 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線各工段分布較散，生產(chǎn)設(shè)備有室內(nèi)安裝的，也有室外露天安裝 的。有地下安裝的，也有高空安裝的。有高溫設(shè)備，也有常溫設(shè)備。雖然各個(gè)工段的設(shè) 備之問都是連通的，但各個(gè)工段之間是很分散的，所以其各個(gè)工段的控制設(shè)備分布不集 中。許多溫度、壓力測(cè)點(diǎn)分布在高溫、高空、易燃易爆氣體環(huán)境中，對(duì)生產(chǎn)、管理、操 作造成很大的麻煩。本白控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思路是：以集散控制系統(tǒng)為開發(fā)平臺(tái)，利用現(xiàn) 代先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)等，將分散的儀表測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)集中 到一起來，集中管理。操作人員在企業(yè)的中央控制室內(nèi)就能完成對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中的溫 度、流量、壓力、物位、電流等數(shù)據(jù)的集中采集、監(jiān)視、調(diào)節(jié)控制管理。并且烘干、配 料，研磨、混料這幾工段之間數(shù)據(jù)需要互相傳遞，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。同時(shí)需要將 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至生產(chǎn)調(diào)度部門和總工程師辦公室，以供管理層調(diào)用查看，以便做總體的 決定。 濰坊鋼渣水泥生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng) 2 2 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 根據(jù)維鋼集團(tuán)生產(chǎn)線的特點(diǎn)，廠房的要求及未來發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照以下原則 進(jìn)行： l 、高可靠性?？煽啃允窍到y(tǒng)首先需要保證的最重要原則，生產(chǎn)線系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須共 享，互為熱各。系統(tǒng)的重要部件如控制站電源、操作員站電源、過程站控制器、通訊卡 件、通訊總線等關(guān)鍵部件必須采用冗余配置，在其中一個(gè)卡件損壞時(shí)，備用件繼續(xù)工作。 不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。 2 、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效性。在滿足生產(chǎn)控制要求的前提下，硬件配置數(shù)量要適中， 保證有最大2 0 冗余就可以，沒必要配置更多的點(diǎn)，保證每個(gè)配點(diǎn)都發(fā)揮其在系統(tǒng)中的 作用。盡量節(jié)約投資成本。 3 、良好的開放性和可擴(kuò)展性。可以很方便地聯(lián)入維鋼集團(tuán)企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，并留有 多種協(xié)議接口并可以滿足未來個(gè)帳方式的升級(jí)需要。 5 、通訊先進(jìn)性?？刂茖痈鱾€(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)之間采用p r o f i b u sD P 和光線通訊，控制層與 操作層之間采用冗余的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)通訊。 5 、系統(tǒng)冗余備用。配置的I O 點(diǎn)數(shù)按2 0 冗余，以保證足夠的可靠性，為以后測(cè) 點(diǎn)的增加留有擴(kuò)展裕量。 2 2 2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成與配置 系統(tǒng)基本組成包括工程師站( E S )