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ABB AC800F系统在海螺水泥的成功应用

ABB(中国)有限公司
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  1. 系统概述及项目背景
  ABB IndustrialIT系统是在ABB原有控制系统基础上发展起来的最新的企业自动化解决方案よюⅪ┃И。该系统融传统的DCS和PLC优点于一体并支持多种国际现场总线标准⒄,尤其适合于水泥行业的应用┺ю⒒Σ,目前在水泥行业应用非常广泛У。
  2001年安徽海螺集团上了2500 t/d 生产线两条⒕⒐〕oī,5000 t/d 生产线四条ο⒌ò⒊ω,全部采用ABB AC800F控制系统ヱ┄║,3年来运行良好⒌,在此良好合作的基础上2004年又大规模地上了11条5000 t/d和10000 t/d生产线"いφОΩ,全部采用了ABB的控制系统が甴Σ氺,在2005年还将有6条5000 t/d和10000 t/d生产线采用ABB的控制系统伍社╕↘。本文以池州2×5000 t/d 生产线项目为重点ьベΠル,从技术角度介绍AC800F系统在海螺的成功应用劳┍╭┊ハ。 
  2. DCS系统控制网络
  系统网络分为现场控制层和中央监控层两层网络ㄌ木и休。
  第一层为现场控制层カ,ABB S800 远程I/O采用Profibus DP通信标准与AC800F控制器进行通信;き,通讯速率高达12MB/s●弍±,距离远达1200米贰Э,根据项目要求èㄘ,有些站距离比较远┿に适ヶ╕,采用光纤作为传输介质“;在现场采用了部分现场总线仪表§∝ブР,采用ProfiBus PA通信标准与AC800F控制器进行通信у⑿с零。
  第二层为中央监控层⑶【Ч⒉ラ,实现各控制器之间及与操作员站а、工程师站的通信íㄚ℃プЩ,采用基于TCP/IP协议的工业以太网《ハ。由于水泥行业的特点有,控制器及操作员站位置分散∫め,且距离较远⑴╔Ю,现场干扰较大ㄡ,所以通信网络采用了冗余光纤环网结构水〧Ю。采用赫斯曼导轨安装型光纤集线器通信模件δИㄌ︼Й,该集线器提供双冗余供电┷§⑶,双路光纤接口ゾゎ﹃⒔χ,可以将光缆接成环形たぶⅤコ,通信模件内置冗余管理功能£,当环路任何一处出现故障可以在30ms内自动切换到另外一条备用线路上”Ъ,同时可以诊测到故障发生位置㏕Ⅱ。
  3. DCS过程控制站
  3.1 DCS控制站特点描述
  过程控制级包括多个ControlIT控制站∈つ,完成各种控制功能Φ,ControlIT控制站由AC800F现场总线型控制器和下挂的S800分布式智能I/O站组成ゐù陆モ。AC800F型 控制器功能十分强大Щㄝ′,配有运算速度高达150MIPS的32位超标量 RISC型处理器(精简指令系统CPU)Intel80960HT25/75せツ⑵は,并配大容量内存(4M的 FlashEPROM和4~16M的RAM)及实时多任务嵌入式操作系统pSOS+τ﹤ゼナ,充分满足工业过程控制对实时性和可靠性的严格要求┙ペヨ 波wゎ?刂破鞯目刂浦芷诳筛菘刂菩枰柚冒穑羁炜缮栉?msΡ。I/O模件扫描速度很高〦,对模拟量T<20ms,对开关量T<5ms‘┴é亅★、┅O?刂破骶哂谢赪eb技术的自诊断功能oЪī﹥,并可通过Internet进行远方诊断∶氺⑸。
  ControlIT控制站所配置的每个 S800 I/O站可支持12个I/O卡件べ╝║∷,I/O卡件采用光电隔离技术土,模拟量I/O卡件的精度不小于0.1%(热电阻为0.05%)ⅸ。AI卡件能驱动600m范围以内的二线制24VDC变送器ㄟì,能直接给现场变送器供电┭ò~グ。DO输出经继电器隔离ね┥⒚キ,继电器输出接点容量为DC24V/5AΓス丩。S800 I/O 采用膜處w?榛杓? DIN导轨式安装, 由于对空间及环境要求不苛刻, S800 I/O 尤其适用于安装在分散的场合, 并且对处理信号几乎没有要求, 从而现场仪表和设备信号可以直接接线到S800 I/O 站┓。总所周知Ё,在水泥厂的环境非常恶劣┽┎етォ,但这几条生产线自开车运行3年来︻,基本没有卡件损坏现象㏑≌─┐А。
  
  3.2 DCS控制站配置
  池州项目共采用5套AC800F控制器毫⒔ゎ,置于4个控制室中ト,原料磨控制室配1套AC800F控制站注み,窑头控制室有两套AC800F控制站″『╒,窑尾控制室配1套AC800F控制站丄ㄉㄗ,水泥磨站控制室配1套AC800F控制站ねō=с。四个控制室通过冗余光纤环网连在一个网络上れШぶ。
  
  · 生料磨控制站置于生料磨控制室⑷⒘パ㎝,采用1套AC800F 控制器╋㎏,该控制器上配了2块Profibus模件:
  - 1个用于生料磨及废气处理S800 本地I/O控制デ,共计6个S800IO站╯⒄,3个用于1#线ノЫ∑Ⅷ┇,3个用于2#线Ⅴ┑ж。
  - 1个用于原料调配S800远程I/O 控制╯╙╪づセ,连接2个远程IO站∩Γ│Щ,1个用于1#线キ┥╓④,1个用于2#线拍セ〤拍¥,另外还做 Siemens S7300 的接口±万;
  · 窑头控制站置于窑头控制室中↘,配置了1套AC800F 控制器ゼ≤╥◆,该控制器上配了2块Profibus模件:
  - 1个用于窑头/熟料入库处理S800 本地I/O控制┷〖ㄈ,共计6个S800IO站⒕㈧Λ┉わ,1#与2#线各3各IO站。;
  - 1个用于煤粉制备远程 S800 I/O 控制●,连接5个远程IO站ㄦ,3个用于1#线∈㈣Ч,2个用于2#线⒚,另外连接Siemens S7300 PLCǖ△〔;
  - 窑尾控制站置于窑尾控制室中⒎┶,配置了1套AC800F 控制器±,该控制器上配了1块Profibus模件¢∥ⅲ,用于窑中/窑尾/均化库底处理S800 本地I/O控制Ъτ,1#与2#线各3各IO站Ⅳ。
  · 水泥磨控制站置于窑头控制室中ㄒズ¢⒁有,配置了1套AC800F 控制器├Β,该控制器上配了2块Profibus模件:
  - 1个用于与Siemens S7300 接口Ю。
  - 1个用于水泥磨本地I/O◆ㄥ↗,并配置了2个S800IO站“℡。
  
  3.3 矿山及码头部分控制系统配置
  · 矿山既码头部分采用西门子S7-300 PLCヶ〈>,共分四个站ヌㄏ,即石灰石破碎控制站⑼。°,原料输送控制站ダ,码头控制站和熟料输送控制站ǖほλ㈤,并与DCS进行通讯Π∏。
  - 石灰石破碎控制站和码头控制站的控制器选用CPU314┍,原料输送控制站和熟料输送控制站的控制器则选用CPU315-2DP太?┸⒁,可以采用Profibus DP 协议与AC800F DCS系统通信もь;
  - CP 343-5通信处理器使用Profibus FMS协议与相应的控制站CPU进行通信ど〥;
  - 控制站之间通信介质选用光纤′╬,使用一对光纤耦合器连接┷びж夬〗;
  - 石灰石破碎控制站和熟料输送控制站配置触屏装置エ↓╯,而原料输送和码头控制站各配置1台OS站”╨ㄞ,安装WinCC监控软件陆∟┩;
  · 另外如铜陵项目采用的PLC是AB的PLC5ヌエ,PLC与DCS之间采用Modbus 标准进行通信”‰┷┃乚。通讯也很方便⒚╃╙ц。
  
  4. 操作管理级
  操作管理级主要包括OperateIT操作站ヵⅪ┼╊ぐ、EngineerIT工程师站水~、数据网关ǒガ、管理计算机及相应软件名卍ぁㄣ,另外还包括打印机?、各种操作台等辅助设备⑷σ┩Ⅱ。
  工程师站EngineerIT用于系统软件组态(支持在线组态)和调试投运』╳〡ㄤ,它无需永久性接入系统︻金【⑻≌,操作站也可兼作工程师站(需按工程师权限登录)卐ゃ÷Ν。EngineerIT工程师站上的软件ControlBuilderF完成过程级Я┛、操作级乃至现场总线仪表的组态以及调试〗。
  系统采用全局数据库Вгむ〨,系统内的变量实现共享Й┊ざ,该全局数据库完全下装到过程级┛,不采用服务器/客户方案ъ,避免服务器故障造成数据交换任务瘫痪╔㈧な卐。全局数据库中任何变量更新仅输入一次即可ィ′ⅧИ▌,变量的检查也是全系统范围内进行Гд┨`。编程语言与图形化编程语言标准 IEC 1131-3完全兼容,根据实际控制要求可任意选用 FBD╋るǐ、LD╈、IL?⑤注╂ゃ、SFCな㎜╝、ST等方式ボジ。系统具备大量标准功能块及功能子程序з⑧Сギ,如调节块具备标准微ダ零ǔ╔、比率☆、步进㏑金优、2位ωカ、3位等功能块供用户根据实际情况选用вっ},功能块编程采用参数表形式И,语言面向仪表工程师语言ル。同时系统也提供用户自定义接口根据用户要求开发专用功能块ハに。系统具备选择部分сぴ甴、修改部分ク火é、全部下装功能フ〣々↘。该软件可以离线编程〔Э,在线修改参数θ,被修改的参数具备自动备份功能可以恢复Вгタフ№。该软件可以在线调试β┶っЛ,可以单步运行⒐、跟踪ēは弎、仿真调试=ㄧ。
  操作站的任务是生产监控ⅩЭ⒏,即综合监视来自过程控制级的所有信息üレ,进行监示ㄒ↗Ю、报警¥Γて┳、趋势生成ア兀ò~、记录⑷やパ、打印输出及人工干预操作(发送命令有毫∥ⅲ╪、修改参数等)╤。操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信〧ブㄆㄔ,由于系统数据库为全局㎞,所以操作员站之间数据及画面完全可以共享,互为冗余备份ゥ。
  操作员站支持一系列标准预定义显示:如总貌显示è㏒、回路及各过程位号面板显示(面板也可以根据用户特殊要求实现自定义)Оν、控制组显示┺、趋势显示⑾、报警显示⒉、过程信号记录与操作记录列表(实现各种操作的实时记录和实时打印)显示等↖,图形数量无软件限制れ〡,画面数据更新时间为小于1秒ㄈ【﹤╠,可以由编程软件定义ⅹ⊿⒛。
  操作站及工程师站硬件均选用DELL的PC机Опウ﹄,操作系统Windows2000н‘。操作台用于放置操作管理级设备ы┐。
  5. 总结
  实践证明⒖┿Μぺ┿,ABB AC800F系统在海螺的十多条生产线上的运用都是很成功的⒑。在2004年海螺的几条5000和10000t/d线也顺利地投运йЁУグ丄,并被中国仪器仪表学会评为2004年度优秀控制项目〢を劳ㄏ。


 

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公司名称: ABB(中国)有限公司
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电  话: 010-84566688
传  真: 010-84567650
地  址: 北京朝阳区酒仙桥路10号恒通广厦
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