水泥厂集散控制系统介绍 点击：505 | 回复：7
发表于：2008-03-17 11:57:00
楼主
1 概述
1988年，我厂在扩建日产1000t熟料窑外分解生产线时，考察了当时我国引进的几条国外水泥生产线，引进了一套ABB MASTER集散控制系统。该系统自投产以来，运行可靠，操作方便，软件设计简单，给工艺操作带来了极大的方便。该系统我们只引进了硬件部分，软件部分设计是由合肥水泥研究设计院与我厂合作完成，现对该系统作简单介绍，以便更多的同行企业和设计单位能加深对其的了解。
2 系统简介
该系统是瑞典ASEA—ABB通用电气公司的产品，系统分为过程站和操作站，主要有过程站(ABB MASTER PIECE)、操作站(ABB MASTER VIEW)、现场站和编程器(ABB MASTER AID)等组成，并且可以与外部计算机通讯，构成工厂管理系统。
2.1 过程站
过程站(ABB MASTER PIECE MP280/1)是一个可编程过程控制站，可用于逻辑控制、顺序控制和调节控制等，可以容纳4000个开关和模拟量输入输出信号，在其范围内可以任意组态输入输出信号数量及类型，并可以根据过程站安装的位置选择就地I/O(LOCAL I/O)或远程I/O REMOTE I/O)。其信号接口可以是：
模拟输入信号：标准电压电流信号、热电阻(偶)信号。
模拟输出信号：内置隔离型或非隔离型标准电压电流信号。
数字输入信号：内置隔离型24～28V DC，110～220V AC/DC输入信号，频率信号0～10kHz。
数字输出信号：内置隔离型24～48V DC，110～220V AC/DC继电器，晶闸管输出。
过程站的CPU是采用摩托罗拉公司(MOTOROLA CO.)的MC68020的32位微处理器芯片，其组态方式可以有三种：静态存储器(SRAM)方式(256k);动态存储器(DRAM)方式;冗余CPU方式;其内存最大为4MB。系统软件存储在只读存储器ROM里，应用软件存储在读写RAM里，系统采用VME总线结构。本系统的总线有两种形式，一种是MB200，通讯速率是153.6kbits/s，另一种是MB300，通讯速率是10Mbits/s，本厂采用的是前者。
过程站的编程软件是采用组态化软件，编程语言AMPL(ABB MASTER PIECE LANGUAGE)是一种图形化功能块语言，它包括一个基本的过程控制元素库(PROCESS CONTROL ELEMENTS LIBRARY)，简称PC元素，和一个用于I/O接口的数据库(DATA BASE ELEMENTS)，简称DB元素。大约有127个PC元素和200个DB元素。利用这些PC元素可以完成过程控制和逻辑运算等所须的应用软件，并且提供了用于完成一些常规任务的功能块，如用于电动机控制的MOTCON、PID控制的PIDCON、阀门控制的VALVECON、比例控制的RATIOSTN等。过程站可以在离线或在线方式下编程。
2.2 操作站
操作站(ABB MASTER MV850/1)是一种高性能的操作管理站，有三个操作显示终端，采用19英寸高清晰度显示器，防水触摸键盘，配有鼠标器选择目标，每个画面下部都有八个动态显示键与键盘一一对应，可以很方便的互相转换画面，画面的设计，直接在操作站上编辑，它可以完成以下任务：
执行用户定义的工艺过程显示、标准显示、趋势曲线显示和报表。
用于操作的人机对话功能。
故障报警和事件显示。
趋势曲线的历史记录。
控制系统的状态显示。
设计用户显示画面。
打印报警和事件列表，拷贝显示画面。
2.3 现场站
采用的现场站(REMOTE I/O)是远程(I/O)站，其作用是实现现场数据参数的采集及执行，共设置四个远程I/O站，分别是配料远程站、生料远程站、窑尾远程站和窑头远程站。每个站可以配置16个远程I/O模块，一个远程I/O模块可以连接64个开关量I/O信号或32个模拟量信号，信号经过光电隔离处理，有较高的可靠性，每个现场站通过一条同轴电缆与中控室的控制站相连，这样，大大的简化了现场与中控室的连接电缆。
2.4 编程器
编程器(ABB MASTER AID MA215)的作用主要是用于设计和修改应用程序及数据库，它可以在线或离线编程。编程器通过总线，借助于网络号和接点号与挂在总线上的管理站和控制站通讯。结构上是一台专用便携式微机，有显示器、键盘和两个1.2MB的软驱组成，主要完成以下功能：
组态系统和数据库。
编辑应用程序。
检测和跟踪故障。
打印和备份应用程序及数据库。
原码编程等。
1988年，我厂在扩建日产1000t熟料窑外分解生产线时，考察了当时我国引进的几条国外水泥生产线，引进了一套ABB MASTER集散控制系统。该系统自投产以来，运行可靠，操作方便，软件设计简单，给工艺操作带来了极大的方便。该系统我们只引进了硬件部分，软件部分设计是由合肥水泥研究设计院与我厂合作完成，现对该系统作简单介绍，以便更多的同行企业和设计单位能加深对其的了解。
2 系统简介
该系统是瑞典ASEA—ABB通用电气公司的产品，系统分为过程站和操作站，主要有过程站(ABB MASTER PIECE)、操作站(ABB MASTER VIEW)、现场站和编程器(ABB MASTER AID)等组成，并且可以与外部计算机通讯，构成工厂管理系统。
2.1 过程站
过程站(ABB MASTER PIECE MP280/1)是一个可编程过程控制站，可用于逻辑控制、顺序控制和调节控制等，可以容纳4000个开关和模拟量输入输出信号，在其范围内可以任意组态输入输出信号数量及类型，并可以根据过程站安装的位置选择就地I/O(LOCAL I/O)或远程I/O REMOTE I/O)。其信号接口可以是：
模拟输入信号：标准电压电流信号、热电阻(偶)信号。
模拟输出信号：内置隔离型或非隔离型标准电压电流信号。
数字输入信号：内置隔离型24～28V DC，110～220V AC/DC输入信号，频率信号0～10kHz。
数字输出信号：内置隔离型24～48V DC，110～220V AC/DC继电器，晶闸管输出。
过程站的CPU是采用摩托罗拉公司(MOTOROLA CO.)的MC68020的32位微处理器芯片，其组态方式可以有三种：静态存储器(SRAM)方式(256k);动态存储器(DRAM)方式;冗余CPU方式;其内存最大为4MB。系统软件存储在只读存储器ROM里，应用软件存储在读写RAM里，系统采用VME总线结构。本系统的总线有两种形式，一种是MB200，通讯速率是153.6kbits/s，另一种是MB300，通讯速率是10Mbits/s，本厂采用的是前者。
过程站的编程软件是采用组态化软件，编程语言AMPL(ABB MASTER PIECE LANGUAGE)是一种图形化功能块语言，它包括一个基本的过程控制元素库(PROCESS CONTROL ELEMENTS LIBRARY)，简称PC元素，和一个用于I/O接口的数据库(DATA BASE ELEMENTS)，简称DB元素。大约有127个PC元素和200个DB元素。利用这些PC元素可以完成过程控制和逻辑运算等所须的应用软件，并且提供了用于完成一些常规任务的功能块，如用于电动机控制的MOTCON、PID控制的PIDCON、阀门控制的VALVECON、比例控制的RATIOSTN等。过程站可以在离线或在线方式下编程。
2.2 操作站
操作站(ABB MASTER MV850/1)是一种高性能的操作管理站，有三个操作显示终端，采用19英寸高清晰度显示器，防水触摸键盘，配有鼠标器选择目标，每个画面下部都有八个动态显示键与键盘一一对应，可以很方便的互相转换画面，画面的设计，直接在操作站上编辑，它可以完成以下任务：
执行用户定义的工艺过程显示、标准显示、趋势曲线显示和报表。
用于操作的人机对话功能。
故障报警和事件显示。
趋势曲线的历史记录。
控制系统的状态显示。
设计用户显示画面。
打印报警和事件列表，拷贝显示画面。
2.3 现场站
采用的现场站(REMOTE I/O)是远程(I/O)站，其作用是实现现场数据参数的采集及执行，共设置四个远程I/O站，分别是配料远程站、生料远程站、窑尾远程站和窑头远程站。每个站可以配置16个远程I/O模块，一个远程I/O模块可以连接64个开关量I/O信号或32个模拟量信号，信号经过光电隔离处理，有较高的可靠性，每个现场站通过一条同轴电缆与中控室的控制站相连，这样，大大的简化了现场与中控室的连接电缆。
2.4 编程器
编程器(ABB MASTER AID MA215)的作用主要是用于设计和修改应用程序及数据库，它可以在线或离线编程。编程器通过总线，借助于网络号和接点号与挂在总线上的管理站和控制站通讯。结构上是一台专用便携式微机，有显示器、键盘和两个1.2MB的软驱组成，主要完成以下功能：
组态系统和数据库。
编辑应用程序。
检测和跟踪故障。
打印和备份应用程序及数据库。
原码编程等。
发表于：2008-03-17 11:58:00
1楼
3 系统组态
根据控制的要求，我们选用了一台管理站，两台控制站和四个现场站，控制整个生产线上的1200多个开关量，130多个模拟量。
4 软件设计思想
4.1 操作画面设计
根据日产1000t干法线的工艺，设计总的工艺流程画面和分部工艺流程画面，共有四十多幅工艺流程和操作画面，用于操作和监视工艺参数和设备运行情况的变化，当工艺参数变化超过极限时，自动给出颜色改变(由绿变红)和声音报警，当设备运行过程中出现故障时，自动报警打印，并提示出产生故障的原因及时间。根据起动设备的需要，设计了六幅设备起动画面。操作画面设计尤为简单，系统提供了200多种标准图形符号，也可根据用户自己的需要，设计适合自身特点的图形符号，即可静态显示，也可动态显示。
4.2 电动机联锁控制
根据工艺要求，把一个工艺段的电动机划分到一个程序组进行联锁控制，控制方式有中控方式及就地方式，中控方式下又分为顺序起动和成组起动。联锁的方式可分为起动联锁、操作联锁和安全联锁。每台电动机至少有两个输入(电源备妥和运行状态)、一个输出(驱动)，也可以根据设备保护的需要，设置多个输入信号，如压力保护、温度保护、过流保护等。应用程序的编辑，是从元素库中调用各类元素进行编辑，根据每一个电动机的联锁条件不同，对于简单的电动机可采用简单的逻辑元素如“与”、“或”门元素去控制，对于联锁比较复杂的电动机采用电动机控制块元素(MOTCON)去控制，电动机控制块元素具有很强的控制功能，一般都能满足比较复杂的联锁控制，另外还有阀门控制块元素(VAVCON)、两位控制块元素(BINCON)和用户自定义控制块元素(USECON)等。
4.3 过程参数控制
本系统的过程参数调节控制，主要采用元素库中的运算元素和功能块元素，如PID功能块元素、比例站功能块元素、手动站功能块元素等，它们具有较强的控制功能，每一个控制回路采用一个PID控制块元素，加上其它运算元素来完成控制。也可以利用多参数进行运算，实现过程调节的优化控制，对于每一个模拟量输入，可以进行加、减、乘、除、开方、累计、比较、报警、记录、动态显示等。对于多参数比例控制可以采用比例控制块元素。
5 设计及应用中的注意事项
该系统在选型、设计、调试到运行，有一些经验值得借鉴。
(1)系统硬件的组态选型，是很关键的一步，选择的好，能充分发挥系统硬件的作用，并可节约投资，选择的不合适，或将造成硬件资源的浪费，或将满足不了系统控制的要求。所以在选择硬件时，应根据需要操作站的多少，输入输出信号的数量及分部情况，通讯的速率及资金状况等情况来综合考虑。
(2)在作应用软件设计时，应首先作好数据库输入输出信号的命名，名字应尽量的把信号的区位、性质、状态，顺序简短的表示出来，作到好记，易懂。程序设计时，程序头的扫描周期在满足工艺要求的情况下应尽可能的选择得长一点，根据输出设备的复杂程度，决定是选用逻辑元素，还是选用功能块元素，一般来说，逻辑元素的执行时间及占用内存，要远远小于功能块元素。其目的主要是为了减轻系统的负载。
(3)由于本系统有三态控制元素，所以在使用电动机执行机构时，可以省略伺服放大器，既节约了资金，又避免了振荡。
(4)由于水泥行业的粉尘比较大，触点容易接触不良，开关量输入信号的电压等级最好选用220V或48V。输出信号采用继电器隔离，对于设备检查调试非常方便。模拟信号最好采用4～20mA，有利于信号的出错报警。
根据控制的要求，我们选用了一台管理站，两台控制站和四个现场站，控制整个生产线上的1200多个开关量，130多个模拟量。
4 软件设计思想
4.1 操作画面设计
根据日产1000t干法线的工艺，设计总的工艺流程画面和分部工艺流程画面，共有四十多幅工艺流程和操作画面，用于操作和监视工艺参数和设备运行情况的变化，当工艺参数变化超过极限时，自动给出颜色改变(由绿变红)和声音报警，当设备运行过程中出现故障时，自动报警打印，并提示出产生故障的原因及时间。根据起动设备的需要，设计了六幅设备起动画面。操作画面设计尤为简单，系统提供了200多种标准图形符号，也可根据用户自己的需要，设计适合自身特点的图形符号，即可静态显示，也可动态显示。
4.2 电动机联锁控制
根据工艺要求，把一个工艺段的电动机划分到一个程序组进行联锁控制，控制方式有中控方式及就地方式，中控方式下又分为顺序起动和成组起动。联锁的方式可分为起动联锁、操作联锁和安全联锁。每台电动机至少有两个输入(电源备妥和运行状态)、一个输出(驱动)，也可以根据设备保护的需要，设置多个输入信号，如压力保护、温度保护、过流保护等。应用程序的编辑，是从元素库中调用各类元素进行编辑，根据每一个电动机的联锁条件不同，对于简单的电动机可采用简单的逻辑元素如“与”、“或”门元素去控制，对于联锁比较复杂的电动机采用电动机控制块元素(MOTCON)去控制，电动机控制块元素具有很强的控制功能，一般都能满足比较复杂的联锁控制，另外还有阀门控制块元素(VAVCON)、两位控制块元素(BINCON)和用户自定义控制块元素(USECON)等。
4.3 过程参数控制
本系统的过程参数调节控制，主要采用元素库中的运算元素和功能块元素，如PID功能块元素、比例站功能块元素、手动站功能块元素等，它们具有较强的控制功能，每一个控制回路采用一个PID控制块元素，加上其它运算元素来完成控制。也可以利用多参数进行运算，实现过程调节的优化控制，对于每一个模拟量输入，可以进行加、减、乘、除、开方、累计、比较、报警、记录、动态显示等。对于多参数比例控制可以采用比例控制块元素。
5 设计及应用中的注意事项
该系统在选型、设计、调试到运行，有一些经验值得借鉴。
(1)系统硬件的组态选型，是很关键的一步，选择的好，能充分发挥系统硬件的作用，并可节约投资，选择的不合适，或将造成硬件资源的浪费，或将满足不了系统控制的要求。所以在选择硬件时，应根据需要操作站的多少，输入输出信号的数量及分部情况，通讯的速率及资金状况等情况来综合考虑。
(2)在作应用软件设计时，应首先作好数据库输入输出信号的命名，名字应尽量的把信号的区位、性质、状态，顺序简短的表示出来，作到好记，易懂。程序设计时，程序头的扫描周期在满足工艺要求的情况下应尽可能的选择得长一点，根据输出设备的复杂程度，决定是选用逻辑元素，还是选用功能块元素，一般来说，逻辑元素的执行时间及占用内存，要远远小于功能块元素。其目的主要是为了减轻系统的负载。
(3)由于本系统有三态控制元素，所以在使用电动机执行机构时，可以省略伺服放大器，既节约了资金，又避免了振荡。
(4)由于水泥行业的粉尘比较大，触点容易接触不良，开关量输入信号的电压等级最好选用220V或48V。输出信号采用继电器隔离，对于设备检查调试非常方便。模拟信号最好采用4～20mA，有利于信号的出错报警。
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