1 概述
我廠在擴(kuò)建日產(chǎn)1000t熟料窯外分解生產(chǎn)線時(shí)，考察了當(dāng)時(shí)我國(guó)引進(jìn)的幾條國(guó)外水泥生產(chǎn)線，引進(jìn)了一套ABB MASTER集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來，運(yùn)行可靠，操作方便，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，給工藝操作帶來了極大的方便。該系統(tǒng)我們只引進(jìn)了硬件部分，軟件部分設(shè)計(jì)是由合肥水泥研究設(shè)計(jì)院與我廠合作完成，現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)作簡(jiǎn)單介紹，以便更多的同行企業(yè)和設(shè)計(jì)單位能加深對(duì)其的了解。
2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該系統(tǒng)是瑞典ASEA—ABB通用電氣公司的產(chǎn)品，系統(tǒng)分為過程站和操作站，主要有過程站(ABB MASTER PIECE)、操作站(ABB MASTER VIEW)、現(xiàn)場(chǎng)站和編程器(ABB MASTER AID)等組成，并且可以與外部計(jì)算機(jī)通訊，構(gòu)成工廠管理系統(tǒng)。
2.1 過程站
過程站(ABB MASTER PIECE MP280/1)是一個(gè)可編程過程控制站，可用于邏輯控制、順序控制和調(diào)節(jié)控制等，可以容納4000個(gè)開關(guān)和模擬量輸入輸出信號(hào)，在其范圍內(nèi)可以任意組態(tài)輸入輸出信號(hào)數(shù)量及類型，并可以根據(jù)過程站安裝的位置選擇就地I/O(LOCAL I/O)或遠(yuǎn)程I/O REMOTE I/O)。其信號(hào)接口可以是：
模擬輸入信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號(hào)、熱電阻(偶)信號(hào)。
模擬輸出信號(hào)：內(nèi)置隔離型或非隔離型標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號(hào)。
數(shù)字輸入信號(hào)：內(nèi)置隔離型24～28V DC，110～220V AC/DC輸入信號(hào)，頻率信號(hào)0～10kHz。
數(shù)字輸出信號(hào)：內(nèi)置隔離型24～48V DC，110～220V AC/DC繼電器，晶閘管輸出。
過程站的CPU是采用摩托羅拉公司(MOTOROLA CO.)的MC68020的32位微處理器芯片，其組態(tài)方式可以有三種：靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)方式(256k);動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)方式;冗余CPU方式;其內(nèi)存最大為4MB。系統(tǒng)軟件存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器ROM里，應(yīng)用軟件存儲(chǔ)在讀寫RAM里，系統(tǒng)采用VME總線結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的總線有兩種形式，一種是MB200，通訊速率是153.6kbits/s，另一種是MB300，通訊速率是10Mbits/s，本廠采用的是前者。
過程站的編程軟件是采用組態(tài)化軟件，編程語言AMPL(ABB MASTER PIECE LANGUAGE)是一種圖形化功能塊語言，它包括一個(gè)基本的過程控制元素庫(kù)(PROCESS CONTROL ELEMENTS LIBRARY)，簡(jiǎn)稱PC元素，和一個(gè)用于I/O接口的數(shù)據(jù)庫(kù)(DATA BASE ELEMENTS)，簡(jiǎn)稱DB元素。大約有127個(gè)PC元素和200個(gè)DB元素。利用這些PC元素可以完成過程控制和邏輯運(yùn)算等所須的應(yīng)用軟件，并且提供了用于完成一些常規(guī)任務(wù)的功能塊，如用于電動(dòng)機(jī)控制的MOTCON、PID控制的PIDCON、閥門控制的VALVECON、比例控制的RATIOSTN等。過程站可以在離線或在線方式下編程。
2.2 操作站
操作站(ABB MASTER MV850/1)是一種高性能的操作管理站，有三個(gè)操作顯示終端，采用19英寸高清晰度顯示器，防水觸摸鍵盤，配有鼠標(biāo)器選擇目標(biāo)，每個(gè)畫面下部都有八個(gè)動(dòng)態(tài)顯示鍵與鍵盤一一對(duì)應(yīng)，可以很方便的互相轉(zhuǎn)換畫面，畫面的設(shè)計(jì)，直接在操作站上編輯，它可以完成以下任務(wù)：
執(zhí)行用戶定義的工藝過程顯示、標(biāo)準(zhǔn)顯示、趨勢(shì)曲線顯示和報(bào)表。
用于操作的人機(jī)對(duì)話功能。
故障報(bào)警和事件顯示。
趨勢(shì)曲線的歷史記錄。
控制系統(tǒng)的狀態(tài)顯示。
設(shè)計(jì)用戶顯示畫面。
打印報(bào)警和事件列表，拷貝顯示畫面。
2.3 現(xiàn)場(chǎng)站
采用的現(xiàn)場(chǎng)站(REMOTE I/O)是遠(yuǎn)程(I/O)站，其作用是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)參數(shù)的采集及執(zhí)行，共設(shè)置四個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，分別是配料遠(yuǎn)程站、生料遠(yuǎn)程站、窯尾遠(yuǎn)程站和窯頭遠(yuǎn)程站。每個(gè)站可以配置16個(gè)遠(yuǎn)程I/O模塊，一個(gè)遠(yuǎn)程I/O模塊可以連接64個(gè)開關(guān)量I/O信號(hào)或32個(gè)模擬量信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過光電隔離處理，有較高的可靠性，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站通過一條同軸電纜與中控室的控制站相連，這樣，大大的簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)與中控室的連接電纜。
2.4 編程器
編程器(ABB MASTER AID MA215)的作用主要是用于設(shè)計(jì)和修改應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以在線或離線編程。編程器通過總線，借助于網(wǎng)絡(luò)號(hào)和接點(diǎn)號(hào)與掛在總線上的管理站和控制站通訊。結(jié)構(gòu)上是一臺(tái)專用便攜式微機(jī)，有顯示器、鍵盤和兩個(gè)1.2MB的軟驅(qū)組成，主要完成以下功能：
組態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)。
編輯應(yīng)用程序。
檢測(cè)和跟蹤故障。
打印和備份應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫(kù)。
原碼編程等。
3 系統(tǒng)組態(tài)
根據(jù)控制的要求，我們選用了一臺(tái)管理站，兩臺(tái)控制站和四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站，控制整個(gè)生產(chǎn)線上的1200多個(gè)開關(guān)量，130多個(gè)模擬量。
4 軟件設(shè)計(jì)思想
4.1 操作畫面設(shè)計(jì)
根據(jù)日產(chǎn)1000t干法線的工藝，設(shè)計(jì)總的工藝流程畫面和分部工藝流程畫面，共有四十多幅工藝流程和操作畫面，用于操作和監(jiān)視工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況的變化，當(dāng)工藝參數(shù)變化超過極限時(shí)，自動(dòng)給出顏色改變(由綠變紅)和聲音報(bào)警，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)報(bào)警打印，并提示出產(chǎn)生故障的原因及時(shí)間。根據(jù)起動(dòng)設(shè)備的需要，設(shè)計(jì)了六幅設(shè)備起動(dòng)畫面。操作畫面設(shè)計(jì)尤為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)提供了200多種標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)，也可根據(jù)用戶自己的需要，設(shè)計(jì)適合自身特點(diǎn)的圖形符號(hào)，即可靜態(tài)顯示，也可動(dòng)態(tài)顯示。
4.2 電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制
根據(jù)工藝要求，把一個(gè)工藝段的電動(dòng)機(jī)劃分到一個(gè)程序組進(jìn)行聯(lián)鎖控制，控制方式有中控方式及就地方式，中控方式下又分為順序起動(dòng)和成組起動(dòng)。聯(lián)鎖的方式可分為起動(dòng)聯(lián)鎖、操作聯(lián)鎖和安全聯(lián)鎖。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)至少有兩個(gè)輸入(電源備妥和運(yùn)行狀態(tài))、一個(gè)輸出(驅(qū)動(dòng))，也可以根據(jù)設(shè)備保護(hù)的需要，設(shè)置多個(gè)輸入信號(hào)，如壓力保護(hù)、溫度保護(hù)、過流保護(hù)等。應(yīng)用程序的編輯，是從元素庫(kù)中調(diào)用各類元素進(jìn)行編輯，根據(jù)每一個(gè)電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖條件不同，對(duì)于簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)可采用簡(jiǎn)單的邏輯元素如“與”、“或”門元素去控制，對(duì)于聯(lián)鎖比較復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)控制塊元素(MOTCON)去控制，電動(dòng)機(jī)控制塊元素具有很強(qiáng)的控制功能，一般都能滿足比較復(fù)雜的聯(lián)鎖控制，另外還有閥門控制塊元素(VAVCON)、兩位控制塊元素(BINCON)和用戶自定義控制塊元素(USECON)等。
4.3 過程參數(shù)控制
本系統(tǒng)的過程參數(shù)調(diào)節(jié)控制，主要采用元素庫(kù)中的運(yùn)算元素和功能塊元素，如PID功能塊元素、比例站功能塊元素、手動(dòng)站功能塊元素等，它們具有較強(qiáng)的控制功能，每一個(gè)控制回路采用一個(gè)PID控制塊元素，加上其它運(yùn)算元素來完成控制。也可以利用多參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過程調(diào)節(jié)的優(yōu)化控制，對(duì)于每一個(gè)模擬量輸入，可以進(jìn)行加、減、乘、除、開方、累計(jì)、比較、報(bào)警、記錄、動(dòng)態(tài)顯示等。對(duì)于多參數(shù)比例控制可以采用比例控制塊元素。
5 設(shè)計(jì)及應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
該系統(tǒng)在選型、設(shè)計(jì)、調(diào)試到運(yùn)行，有一些經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。
(1)系統(tǒng)硬件的組態(tài)選型，是很關(guān)鍵的一步，選擇的好，能充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件的作用，并可節(jié)約投資，選擇的不合適，或?qū)⒃斐捎布Y源的浪費(fèi)，或?qū)M足不了系統(tǒng)控制的要求。所以在選擇硬件時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要操作站的多少，輸入輸出信號(hào)的數(shù)量及分部情況，通訊的速率及資金狀況等情況來綜合考慮。
(2)在作應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先作好數(shù)據(jù)庫(kù)輸入輸出信號(hào)的命名，名字應(yīng)盡量的把信號(hào)的區(qū)位、性質(zhì)、狀態(tài)，順序簡(jiǎn)短的表示出來，作到好記，易懂。程序設(shè)計(jì)時(shí)，程序頭的掃描周期在滿足工藝要求的情況下應(yīng)盡可能的選擇得長(zhǎng)一點(diǎn)，根據(jù)輸出設(shè)備的復(fù)雜程度，決定是選用邏輯元素，還是選用功能塊元素，一般來說，邏輯元素的執(zhí)行時(shí)間及占用內(nèi)存，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于功能塊元素。其目的主要是為了減輕系統(tǒng)的負(fù)載。
(3)由于本系統(tǒng)有三態(tài)控制元素，所以在使用電動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，可以省略伺服放大器，既節(jié)約了資金，又避免了振蕩。
(4)由于水泥行業(yè)的粉塵比較大，觸點(diǎn)容易接觸不良，開關(guān)量輸入信號(hào)的電壓等級(jí)最好選用220V或48V。輸出信號(hào)采用繼電器隔離，對(duì)于設(shè)備檢查調(diào)試非常方便。模擬信號(hào)最好采用4～20mA，有利于信號(hào)的出錯(cuò)報(bào)警。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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