Geinus I／O總線(xiàn)技術(shù)及其在水泥廠(chǎng)的應用
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3．3 Genius I／0總線(xiàn)技術(shù)指標
通信速率：153．6Kbit；Genius總線(xiàn)最長(cháng)通信距離可達2．3公里；一條總線(xiàn)上最多可連接32臺設備，包括計算機、PLC和其它設備；支持的物理介質(zhì)包括雙絞線(xiàn)和光纖；總線(xiàn)掃描時(shí)間獨立于PLC掃描時(shí)間；對每個(gè)網(wǎng)站的數據吞吐量為：發(fā)送128 bytes，接收128 bytes。
4 DCS系統的結構設計
4．1系統結構
根據廠(chǎng)規模、各工藝流程的設備、生產(chǎn)工藝要求及各流程總圖布局和生產(chǎn)管理的合理性要求等多種因素，系統的結構設計成一分散控制集中管理的集散控制系統，如圖3。系統分設三級，即：現場(chǎng)設備信號級、控制站級、中央操作站級。通過(guò)Genius網(wǎng)絡(luò )完成系統的通信，同時(shí)整個(gè)系統可通過(guò)以太網(wǎng)與廠(chǎng)上層管理網(wǎng)之間通信，實(shí)現資源共享。
1#6#中央操作站分別監控石灰石破碎／原料輸送與儲存流程、生料制備與儲存流程、窯尾流程、窯頭流程、煤粉制備流程、熟料輸送和儲備／zK泥制備與儲存飽裝流程六大塊工藝流程段的生產(chǎn)。操作站互為冗余，且其中一臺兼有工程師站的功能，另配置一臺報警打印機和一臺生產(chǎn)報表打印機。設置在中央控制室內，完成系統所有的操作、監視、報警、記錄、存儲和報表生成等功能。
1#7#控制站分別為石灰石破碎、原料輸送與儲存站、生料制備與儲存站、窯尾站、窯頭站煤粉制備站、熟料輸送和儲備站、水泥制備與儲存／包裝站。設置在現場(chǎng)控制室，選用GE Fanue的90 - 30系列PLC，完成系統的數據和信息的采集、處理和控制的功能。
4．2 系統配置
Genius I／O總線(xiàn)需要與運行在PLC或主計算機上的控制程序交換信息，通過(guò)總線(xiàn)控制器(GBC)、通信模塊(GCM)或總線(xiàn)接口單元(GBI)，實(shí)現Genius網(wǎng)絡(luò )。
以一個(gè)控制站為例，基本配置如下：CPU模塊：IC693CPU352 PLC站控制器；I／O模塊： IC693MDL645、IC693MDL940，數字量輸入、輸出模塊；IC693ALG223、IC693ALG392，模擬量輸入、輸出模塊；總線(xiàn)接口模塊(GBC)：IC693BEM331； Genius網(wǎng)絡(luò )電纜：屏蔽雙絞線(xiàn)；Genius I／O總線(xiàn)終端插頭：IC693ACC307；
操作站的基本配置：選用高可靠性的工業(yè)控制計算機，PⅢ或PⅣ機，大于20G硬盤(pán)，大于128M內存；Genius I／O IBM PC接口卡：IC660ELB921(單通道)，PCIM卡。
4．3 軟件配置
包括總線(xiàn)接口模塊的編程、PCIM卡的編程和 Genius網(wǎng)絡(luò )監控的編程，前者使用GE提供的Logicmaster 90軟件，軟件具有提供系統的通信、診斷特性，通用的用戶(hù)界面和特性設置、通用的梯形圖指令集、I／O組態(tài)功能和可靠的通信功能。PCIM卡含串行接口軟件和PCIM管理軟件，串行接口軟件和PCIM管理軟件之間有一個(gè)公共存儲區，即共享RAM區域。Genius網(wǎng)絡(luò )的監控由上位機人機交換界面實(shí)現，選用Wonderware公司的Intouch軟件實(shí)現；支持Windwods2000或WindwosNT4．1操作系統軟件運行。
5 系統功能
系統通過(guò)Genius I／O總線(xiàn)實(shí)現對數據的采集／處理功能、控制功能和管理功能，通過(guò)軟件體系實(shí)現。
系統采集的數字量信號有電氣設備的手／自動(dòng)信號、運行信號、各種故障信號、電源信號和設備啟／?？刂菩盘柕?；模擬量信號有溫度、壓力、物料流量、設備的電流等。
系統設現場(chǎng)手動(dòng)控制、中央控制室遙控和自動(dòng)控制三種控制方式?，F場(chǎng)手動(dòng)控制用于在自動(dòng)控制系統停機、或PLC停機、或電氣設備現場(chǎng)維護、或現場(chǎng)處理緊急事故時(shí)，最具優(yōu)先權。遙控控制為滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求，單臺設備的啟／停，不影響其它任何設備的狀態(tài)，用于單臺設備運行、試車(chē)、維修等工況。系統對任何一個(gè)工藝段、任何一臺設備設計了故障聯(lián)鎖控制，并實(shí)現流程中電氣設備及控制參數之間的全自動(dòng)聯(lián)鎖控制。如：生料均化聯(lián)鎖控制、原料輸送聯(lián)鎖控制、各原料倉料位聯(lián)鎖控制、生料磨機系統聯(lián)鎖控制、生料輸送聯(lián)鎖控制、各生料倉料位聯(lián)鎖控制、窯尾喂料聯(lián)鎖控制、燒成窯尾聯(lián)鎖控制、燒成窯頭聯(lián)鎖控制、窯主電機聯(lián)鎖控制、冷卻機聯(lián)鎖控制、熟料輸送聯(lián)鎖控制、各熟料倉料位聯(lián)鎖控制、原煤破碎聯(lián)鎖控制、煤磨聯(lián)鎖控制、煤粉輸送聯(lián)鎖控制、各收塵系統聯(lián)鎖控制等。
對生產(chǎn)過(guò)程設置如下主要自動(dòng)控制回路，實(shí)現手段采用專(zhuān)家控制策略、復雜調節回路和簡(jiǎn)單調節回路等。自動(dòng)控制回路有：石灰石破碎系統負荷自動(dòng)控制回路、生料(熟料)配料自動(dòng)控制回路、生料磨磨機負荷自動(dòng)控制回路、生料均化庫自動(dòng)控制回路、入窯喂料量自動(dòng)控制回路、五級旋風(fēng)筒出口溫度自動(dòng)調節回路、增濕塔出口溫度自動(dòng)調節回路、煤磨出口溫度自動(dòng)調節回路、窯頭罩負壓自動(dòng)調節回路、冷卻風(fēng)機風(fēng)量自動(dòng)調節回路等。
系統具有各種管理功能，如自動(dòng)／遙控／手動(dòng)切換操作、操作員登錄、“權限”操作等，并有誤操作保護功能；按工藝流程分畫(huà)面、分系統實(shí)時(shí)顯示和監視各流程的運行工況，通過(guò)動(dòng)態(tài)、變色、閃爍、數字、棒圖及曲線(xiàn)的方式實(shí)時(shí)監視各電氣設備、工藝參數的工況等；界面友好、全中文信息，便于操作和使用；對被測參數有實(shí)時(shí)／歷史趨勢功能，對重要電氣設備的啟／停、重要操作有記錄功能，報警功能、打印生產(chǎn)報表和歷史儲存等功能。
6 系統抗干擾措施
(1)系統結構設計：系統拓撲結構采用樹(shù)型的總線(xiàn)結構，一個(gè)分支上的干擾不會(huì )影響到其它分支上。操作站和控制站的各類(lèi)設備和功能板卡選用具有高抗干擾特性的工業(yè)級產(chǎn)品。
(2)供電電源：由于水泥廠(chǎng)大負荷、高壓等設備較多，這類(lèi)設備的啟／停往往引起供電網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路負載突變，引起的電壓波動(dòng)對自控系統的設備威脅很大。采用由變壓器副邊一個(gè)供電支路對自控系統進(jìn)行單獨供電，并同時(shí)在供電支路上配置在線(xiàn)式 UPS電源，是很有效的措施。
(3)信號線(xiàn)路：采用信號線(xiàn)不與動(dòng)力線(xiàn)平行敷設，使信號線(xiàn)免于強磁場(chǎng)的干擾；采用屏蔽電線(xiàn)(纜)、結合絞合敷設的方式；對橋架式敷設的現場(chǎng)，應使用雙絞線(xiàn)或幾何中心重合的四芯線(xiàn)(纜)；對采用穿管敷設的方式，盡量避開(kāi)上下水、通風(fēng)及工藝金屬管道。
(4)過(guò)壓保護：雷電、浪涌沖擊、短路等現象的干擾常常對設備造成致命的威脅，隔離措施是過(guò)壓保護功能實(shí)現的有效途徑，可通過(guò)安裝于設備的電源、信號等線(xiàn)路上的各種保護器實(shí)現。如德國 OBO、英國FURSE等公司的電源防雷器、通信信號防雷器、網(wǎng)絡(luò )保護器、數據接口保護器等。
(5)系統接地：水泥廠(chǎng)常采用三相四線(xiàn)制的配電網(wǎng)絡(luò )，其中最常用的又是中性點(diǎn)直接接地，按規程同時(shí)還要進(jìn)行重復接地，設專(zhuān)用接地極，并在電源的饋線(xiàn)上增加一條中性線(xiàn)，只要保證專(zhuān)用接地極電阻值不大于4Ω，就可達到一定的效果。
7 結束語(yǔ)
根據水泥廠(chǎng)具體的生產(chǎn)工藝要求和生產(chǎn)規模，選擇合適的系統結構及配置，實(shí)現相應的系統功能，是一個(gè)水泥廠(chǎng)自動(dòng)控制系統成功的關(guān)鍵。Geinus I／O總線(xiàn)技術(shù)在DCS系統中的應用，優(yōu)化了自動(dòng)控制系統的結構，提高了可靠性，降低了成本。根據本文提出的設計內容和思路，已成功實(shí)現多個(gè)不同生產(chǎn)規模的水泥廠(chǎng)DCS系統，證明了Genius網(wǎng)絡(luò )具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維護方便等特點(diǎn)。
參考文獻
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