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ABB過(guò)程自動(dòng)化控制技術(shù)業(yè)務(wù)部
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  • ABB AC800F系統(tǒng)在海螺水泥的成功應(yīng)用
  • 發(fā)布時(shí)間:2009/11/9 13:55:30   修改時(shí)間:2009/11/9 13:54:07 瀏覽次數(shù):4174
  • 1. 系統(tǒng)概述及項(xiàng)目背景
    ABB IndustrialIT系統(tǒng)是在ABB原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的最新的企業(yè)自動(dòng)化解決方案。該系統(tǒng)融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點(diǎn)于一體并支持多種國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),尤其適合于水泥行業(yè)的應(yīng)用,目前在水泥行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。

    2001年安徽海螺集團(tuán)上了2500 t/d 生產(chǎn)線兩條,5000 t/d 生產(chǎn)線四條,全部采用ABB AC800F控制系統(tǒng),3年來(lái)運(yùn)行良好,在此良好合作的基礎(chǔ)上2004年又大規(guī)模地上了11條5000 t/d和10000 t/d生產(chǎn)線,全部采用了ABB的控制系統(tǒng),在2005年還將有6條5000 t/d和10000 t/d生產(chǎn)線采用ABB的控制系統(tǒng)。本文以池州2×5000 t/d 生產(chǎn)線項(xiàng)目為重點(diǎn),從技術(shù)角度介紹AC800F系統(tǒng)在海螺的成功應(yīng)用。
    2. DCS系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)
    系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為現(xiàn)場(chǎng)控制層和中央監(jiān)控層兩層網(wǎng)絡(luò)。
    第一層為現(xiàn)場(chǎng)控制層,ABB S800 遠(yuǎn)程I/O采用Profibus DP通信標(biāo)準(zhǔn)與AC800F控制器進(jìn)行通信,通訊速率高達(dá)12MB/s,距離遠(yuǎn)達(dá)1200米,根據(jù)項(xiàng)目要求,有些站距離比較遠(yuǎn),采用光纖作為傳輸介質(zhì);在現(xiàn)場(chǎng)采用了部分現(xiàn)場(chǎng)總線儀表,采用ProfiBus PA通信標(biāo)準(zhǔn)與AC800F控制器進(jìn)行通信。
    第二層為中央監(jiān)控層,實(shí)現(xiàn)各控制器之間及與操作員站、工程師站的通信,采用基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)。由于水泥行業(yè)的特點(diǎn),控制器及操作員站位置分散,且距離較遠(yuǎn),現(xiàn)場(chǎng)干擾較大,所以通信網(wǎng)絡(luò)采用了冗余光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用赫斯曼導(dǎo)軌安裝型光纖集線器通信模件,該集線器提供雙冗余供電,雙路光纖接口,可以將光纜接成環(huán)形,通信模件內(nèi)置冗余管理功能,當(dāng)環(huán)路任何一處出現(xiàn)故障可以在30ms內(nèi)自動(dòng)切換到另外一條備用線路上,同時(shí)可以診測(cè)到故障發(fā)生位置。
    3. DCS過(guò)程控制站
    3.1 DCS控制站特點(diǎn)描述
    過(guò)程控制級(jí)包括多個(gè)ControlIT控制站,完成各種控制功能,ControlIT控制站由AC800F現(xiàn)場(chǎng)總線型控制器和下掛的S800分布式智能I/O站組成。AC800F型 控制器功能十分強(qiáng)大,配有運(yùn)算速度高達(dá)150MIPS的32位超標(biāo)量 RISC型處理器(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)CPU)Intel80960HT25/75,并配大容量?jī)?nèi)存(4M的 FlashEPROM和4~16M的RAM)及實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)pSOS+,充分滿足工業(yè)過(guò)程控制對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的嚴(yán)格要求??刂破鞯目刂浦芷诳筛鶕?jù)控制需要設(shè)置,最快可設(shè)為5ms。I/O模件掃描速度很高,對(duì)模擬量T<20ms,對(duì)開關(guān)量T<5ms??刂破骶哂谢赪eb技術(shù)的自診斷功能,并可通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷。
    ControlIT控制站所配置的每個(gè) S800 I/O站可支持12個(gè)I/O卡件,I/O卡件采用光電隔離技術(shù),模擬量I/O卡件的精度不小于0.1%(熱電阻為0.05%)。AI卡件能驅(qū)動(dòng)600m范圍以內(nèi)的二線制24VDC變送器,能直接給現(xiàn)場(chǎng)變送器供電。DO輸出經(jīng)繼電器隔離,繼電器輸出接點(diǎn)容量為DC24V/5A。S800 I/O 采用模塊化設(shè)計(jì), DIN導(dǎo)軌式安裝, 由于對(duì)空間及環(huán)境要求不苛刻, S800 I/O 尤其適用于安裝在分散的場(chǎng)合, 并且對(duì)處理信號(hào)幾乎沒有要求, 從而現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備信號(hào)可以直接接線到S800 I/O 站??偹苤?,在水泥廠的環(huán)境非常惡劣,但這幾條生產(chǎn)線自開車運(yùn)行3年來(lái),基本沒有卡件損壞現(xiàn)象。

    3.2 DCS控制站配置
    池州項(xiàng)目共采用5套AC800F控制器,置于4個(gè)控制室中,原料磨控制室配1套AC800F控制站,窯頭控制室有兩套AC800F控制站,窯尾控制室配1套AC800F控制站,水泥磨站控制室配1套AC800F控制站。四個(gè)控制室通過(guò)冗余光纖環(huán)網(wǎng)連在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。

    · 生料磨控制站置于生料磨控制室,采用1套AC800F 控制器,該控制器上配了2塊Profibus模件:
    - 1個(gè)用于生料磨及廢氣處理S800 本地I/O控制,共計(jì)6個(gè)S800IO站,3個(gè)用于1#線,3個(gè)用于2#線。
    - 1個(gè)用于原料調(diào)配S800遠(yuǎn)程I/O 控制,連接2個(gè)遠(yuǎn)程IO站,1個(gè)用于1#線,1個(gè)用于2#線,另外還做 Siemens S7300 的接口;
    · 窯頭控制站置于窯頭控制室中,配置了1套AC800F 控制器,該控制器上配了2塊Profibus模件:
    - 1個(gè)用于窯頭/熟料入庫(kù)處理S800 本地I/O控制,共計(jì)6個(gè)S800IO站,1#與2#線各3各IO站;
    - 1個(gè)用于煤粉制備遠(yuǎn)程 S800 I/O 控制,連接5個(gè)遠(yuǎn)程IO站,3個(gè)用于1#線,2個(gè)用于2#線,另外連接Siemens S7300 PLC;
    - 窯尾控制站置于窯尾控制室中,配置了1套AC800F 控制器,該控制器上配了1塊Profibus模件,用于窯中/窯尾/均化庫(kù)底處理S800 本地I/O控制,1#與2#線各3各IO站。
    · 水泥磨控制站置于窯頭控制室中,配置了1套AC800F 控制器,該控制器上配了2塊Profibus模件:
    - 1個(gè)用于與Siemens S7300 接口。
    - 1個(gè)用于水泥磨本地I/O,并配置了2個(gè)S800IO站。

    3.3 礦山及碼頭部分控制系統(tǒng)配置
    · 礦山既碼頭部分采用西門子S7-300 PLC,共分四個(gè)站,即石灰石破碎控制站,原料輸送控制站,碼頭控制站和熟料輸送控制站,并與DCS進(jìn)行通訊。
    - 石灰石破碎控制站和碼頭控制站的控制器選用CPU314,原料輸送控制站和熟料輸送控制站的控制器則選用CPU315-2DP,可以采用Profibus DP 協(xié)議與AC800F DCS系統(tǒng)通信;
    - CP 343-5通信處理器使用Profibus FMS協(xié)議與相應(yīng)的控制站CPU進(jìn)行通信;
    - 控制站之間通信介質(zhì)選用光纖,使用一對(duì)光纖耦合器連接;
    - 石灰石破碎控制站和熟料輸送控制站配置觸屏裝置,而原料輸送和碼頭控制站各配置1臺(tái)OS站,安裝WinCC監(jiān)控軟件;
    · 另外如銅陵項(xiàng)目采用的PLC是AB的PLC5,PLC與DCS之間采用Modbus 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。通訊也很方便。

    4. 操作管理級(jí)
    操作管理級(jí)主要包括OperateIT操作站、EngineerIT工程師站、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理計(jì)算機(jī)及相應(yīng)軟件,另外還包括打印機(jī)、各種操作臺(tái)等輔助設(shè)備。
    工程師站EngineerIT用于系統(tǒng)軟件組態(tài)(支持在線組態(tài))和調(diào)試投運(yùn),它無(wú)需永久性接入系統(tǒng),操作站也可兼作工程師站(需按工程師權(quán)限登錄)。EngineerIT工程師站上的軟件ControlBuilderF完成過(guò)程級(jí)、操作級(jí)乃至現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的組態(tài)以及調(diào)試。
    系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)內(nèi)的變量實(shí)現(xiàn)共享,該全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)完全下裝到過(guò)程級(jí),不采用服務(wù)器/客戶方案,避免服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)交換任務(wù)癱瘓。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中任何變量更新僅輸入一次即可,變量的檢查也是全系統(tǒng)范圍內(nèi)進(jìn)行。編程語(yǔ)言與圖形化編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn) IEC 1131-3完全兼容,根據(jù)實(shí)際控制要求可任意選用 FBD、LD、IL、SFC、ST等方式。系統(tǒng)具備大量標(biāo)準(zhǔn)功能塊及功能子程序,如調(diào)節(jié)塊具備標(biāo)準(zhǔn)、比率、步進(jìn)、2位、3位等功能塊供用戶根據(jù)實(shí)際情況選用,功能塊編程采用參數(shù)表形式,語(yǔ)言面向儀表工程師語(yǔ)言。同時(shí)系統(tǒng)也提供用戶自定義接口根據(jù)用戶要求開發(fā)專用功能塊。系統(tǒng)具備選擇部分、修改部分、全部下裝功能。該軟件可以離線編程,在線修改參數(shù),被修改的參數(shù)具備自動(dòng)備份功能可以恢復(fù)。該軟件可以在線調(diào)試,可以單步運(yùn)行、跟蹤、仿真調(diào)試。
    操作站的任務(wù)是生產(chǎn)監(jiān)控,即綜合監(jiān)視來(lái)自過(guò)程控制級(jí)的所有信息,進(jìn)行監(jiān)示、報(bào)警、趨勢(shì)生成、記錄、打印輸出及人工干預(yù)操作(發(fā)送命令、修改參數(shù)等)。操作員站使用以太網(wǎng)與過(guò)程站及其它設(shè)備進(jìn)行通信,由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為全局,所以操作員站之間數(shù)據(jù)及畫面完全可以共享,互為冗余備份。
    操作員站支持一系列標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義顯示:如總貌顯示、回路及各過(guò)程位號(hào)面板顯示(面板也可以根據(jù)用戶特殊要求實(shí)現(xiàn)自定義)、控制組顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示、過(guò)程信號(hào)記錄與操作記錄列表(實(shí)現(xiàn)各種操作的實(shí)時(shí)記錄和實(shí)時(shí)打印)顯示等,圖形數(shù)量無(wú)軟件限制,畫面數(shù)據(jù)更新時(shí)間為小于1秒,可以由編程軟件定義。
    操作站及工程師站硬件均選用DELL的PC機(jī),操作系統(tǒng)Windows2000。操作臺(tái)用于放置操作管理級(jí)設(shè)備。
    5. 總結(jié)
    實(shí)踐證明,ABB AC800F系統(tǒng)在海螺的十多條生產(chǎn)線上的運(yùn)用都是很成功的。在2004年海螺的幾條5000和10000t/d線也順利地投運(yùn),并被中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)評(píng)為2004年度優(yōu)秀控制項(xiàng)目。

  • 企業(yè)介紹
ABB流程工業(yè)產(chǎn)品業(yè)務(wù)部主要向客戶提供用于工業(yè)和能源等領(lǐng)域的過(guò)程控制系統(tǒng)產(chǎn)品及解決方案,其主要產(chǎn)品包括Freelance 800F控制系統(tǒng)、800xA擴(kuò)展自動(dòng)化系統(tǒng)、Compact Products 800系列產(chǎn)品解決方案以及S800、S900系列I/O和現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備等。ABB流程工業(yè)…  更多>>
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聯(lián)系人:安靜

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傳真:010-64231650

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