防水之家讯：硬件配置系统主要是由三部分组成,两台管理命令系统(MCS),两台工程师工作站(EWS)和五个过程控制单元(PCU),它们之间通过冗余的厂环环路连接起来,其系统组成如附图所示。
DCS系统组成图
1.1管理命令系统(MCS)中控室配备二台热冗余MCS操作站,每台MCS带有硬盘、软驱、二块CPU卡、一块磁盘服务器(DSV)、一块串行口卡、三块图形卡、三块存贮器卡及三台CRT和键盘。这样二台MCS就有6个CRT和键盘提供给操作员作为人机界面,构成N-90集散控制系统的操作监控级,操作员通过键盘操作对过程控制单元进行操作,来完成对现场设备的开停,参数的调整及对全厂工况的监控。
1.2工程师工作站工程师工作站由PC机与计算机接口单元(CIU)组成,作为工程师与N-90控制系统通讯的工具,主要完成组态程序设计、画面图形制作及对过程控制单元的主模件进行程序下装、修改、上收等管理功能。同时,还可以对系统进行参数监测。
1.3过程控制单元(PCU)5个过程控制单元(PCU)分别为五号窑系统、四号窑系统、MPS2450立式磨系统、MPS3150立式磨系统及辊压机系统,它们构成了N-90集散型控制系统的核心,一个过程控制单元(PCU)是一个整体,包括模件供电电源、I/O供电电源、冗余多功能处理器模件(MFC)、I/O从模件和I/O端子模件。MFC是一个多环路的模拟、顺序、批处理和增强型控制处理器,它提供带有增强数据采集功能的信息处理,整个系统的MFC都使用了冗余配置。MFC与现场设备的通讯通过I/O从模件和端子模件来完成。PCU内的模件之间通过模件总线进行通讯,PCU机柜之间通过厂环接口模件(LIM)/总线接口模件(BIM)来通讯。
1.4厂环厂环通讯系统是一个无主次封闭系统,采用双环冗余,提高了环路通讯可靠性,并通过厂环,将管理命令系统(MCS)、工程师工作站(EWS)和过程控制单元(PCU)连接起来,各节点之间通过厂环进行通讯。3软件体系N-90系统提供的系统软件包括有数据库设计、画面显示制作及趋势显示制作等组态。
2.1数据库组态数据库系统使用N-90集散控制系统提供的系统软件和DbaseⅢ-PLUS软件,定义了7500个数据库标签。这7500个数据标签又可分为7种数据类型,分别为MCS系统提供操作、监视和报警数据标识,同时定义了趋势显示数据库标签。
2.2程序组态N-90系统提供了功能强大的功能码,且功能码固化在主模件中,所以程序组态非常方便、灵活,组态程序主要有:(1)RTD.输入组态(2)TC.输入组态(3)模拟量输入组态(4)顺控组态主要包括用户定义功能码和顺控逻辑组态,设备分组操作,每一组设备又按工艺流程要求按顺序开停,具有延时开停、急停、报警等功能。(5)过程控制组态为了使生产过程处于最佳工作状态,在组态时,做了许多闭环控制系统,采用PID单回路控制。同时,具有闭环和开环控制切换功能,使用方便、灵活。
2.3画面组态设计画面组态包括标准图形符号制作和监视显示画面制作两部分,按照生产工艺的要求,制作了流程总图和分部流程显示图,在每一画面都可进行操作、监视和调整,共作了24幅画面显示图形。
2.4趋势图制作为记忆工艺参数的历史变化情况,定义了300个趋势,根据实际情况制作了16幅趋势显示画面。趋势数据有1min采集和15s采集两种,可按工艺要求选择采集时间。同时,定义趋势显示保留48h,为工艺故障的分析判断提供了依据。
3应用体会N-90是以微处理器为基础的高度模件化的系统,采用厂环通讯网络,并具有顺控、过程控制、数据采集、报告打印等控制和管理功能,硬件配置十分灵活,系统配置可大可小,组态灵活方便,控制策略和控制逻辑修改方便,可集中操作,分散控制。但在实际应用中也有一些值得注意的地方。(1)N-90系统对接地、供电系统要求比较严格。所以,在最初安装时一定要做一个规范的接地系统,且各个节点要星型焊接式连接。供电系统应给N-90系统提供一个单独的隔离变压器,使各个节点供电电源都来自一个变压器。(2)各节点应加UPS电源,以减少因停电而造成的冲击。1994年我厂MCS曾因突然停电又突然供电而损坏二块图形卡,损失十几万元。增设UPS后,再没发生损坏设备现象。(3)PCU站应加风量检测,以确保通风正常,防止因通风不畅而使模件电源过热跳停。(4)高压电缆、低压电缆及信号电缆,应分开敷设,防止干扰及因某种原因引起的电缆损坏造成信号接收板烧损现象。4～20mA信号的屏蔽与隔离非常重要,屏蔽隔离不好造成信号失真,同时还应注意4～20mA信号接地问题,信号不共地或多点接地也会造成干扰与失真。(5)电机运行反馈常取接触器信号,这样现场如有故障,有时不能及时发现,如螺旋输送机脱节,电机不转等情况,中控室不能及时发现,应在关键设备上增加接近开关、失速仪等检测装置,监测设备实际运转情况。(6)在顺序控制中,按照工艺要求加上了许多联锁,而有些设备独立性很强,在设备运转中又相当关键。象这样的设备最好采用单独成组控制,以避免造成不必要的停窑。N-90系统每块I/O模件都有几路通道控制几台设备,如果只有一路DI或DO出问题,在线换模件很不方便,最好是关键设备或几台关键设备在一块模件上控制,而一般设备在一块模件上控制,一旦有换模件情况,不致于造成停窑。(7)我厂的DI输入使用的是127VAC信号,从实际应用看有时会造成偷停现象,即从端子处量127VAC信号正常,而DI输入检测失真,这种情况多次发生,是否是由信号引起还没有定论。笔者认为DI最好选用125VDC或增设继电器柜,将现场220VAC信号转换为24VDC信号作为DI信号,这样既起隔离作用,又可防止信号失真。(8)计算机系统关于故障分析、故障判断、过程参数记忆功能不全。在有故障时,特别是突然停车及启动不了时,提供的分析判断依据很少,很难判断是什么原因造成的。所以,无论是系统本身还是组态设计都应特别注意故障处理和故障分析,以减少检查时间,提高运转率。(9)我厂使用的MCS很多配件都属专用件,备品备件供应较困难。如果操作站为通用机型,如PC机,可节省资金,减少备件,同时维修方便,投资也很少。(10)过程控制单元(PCU)的现场控制室必须做好防尘、密封处理。同时,必须安装空调,以保证控制室温度正常。
4结束语哈尔滨水泥厂改造后自动化水平有了很大的提高,但不管集散型控制系统多么先进,都离不开现场实际。所以,在实际运行中必须要保证现场检测仪表和执行机构运行准确可靠,这样才能给过程控制提供真实的运行环境。还要保证电气部分可靠,才能使顺序控制正常。要提高企业的自动化水平,并且要保障自控系统安全、可靠、稳定的运行,企业必须培养一批高素质的电气、仪表、计算机专业技术人员,才能使电气、仪表、集散型控制系统能准确可靠地运行,也才能使控制系统真正发挥作用,从而为企业带来技术经济效益。
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