西门子6ES7235-0KD22-0XA8常备现货

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一、 引言

在水泥粉磨控制系统中，由于控制点比较多，所以一般都采用DCS或中型PLC来构建控制系统，系统的整体成本比较高，基于Haiwell（海为）国产PLC的优异性能和强大易用的通信功能，以极低的成本实现了对中型磨机（年产30万吨水泥）的控制。下面就对这一应用作一介绍。

二、 控制规模

1、 DI：112
2、 DO：40
3、 AI：24
4、 AO：4
5、 配料计量秤5台（每台秤的控制信号量：2xDI，1xDO，3xAI，1xAO）

三、 使用设备型号

海为PLC部分：

1、 CPU主机：HW-S32ZS220T 1台
2、 DI扩展模块：HW-S24DI024N 4块
3、 DO扩展模块：HW-S24DO024T 1块
4、 AI扩展模块：HW-S04AI024N 4块
5、 AO扩展模块：HW-S04AO024N 1块
6、 通讯扩展模块：HW-S01RS 2块

仪表部分：

1、 多路巡检仪：AI-704M 3台
2、 计量秤控制器 5台

四、 解决方案

在一般情况下，单台小型PLC无法实现这样规模的控制，海为PLC能够实现这一控制是基于以下特性：

1、 足够大的程序空间：16K
2、 可以扩展7个扩展模块
3、 支持5个通讯口，5个端口可以并行工作
4、 海为PLC的AI/AO模拟量扩展模块支持并行总线和串行总线二种扩展方式，采用串行总线扩展时不受AI/AO点数限制
5、 通讯效率高，通讯程序与扫描周期无关，无须人工控制时序来避免通讯端口的冲突，能完全满足实时性和可靠性要求

在本控制系统中PLC的CPU主机通过并行总线扩展了7个模块：4个DI扩展模块+1个DO扩展模块+2个通讯扩展模块，这样PLC共有4个通讯口：CPU自带2个+2个扩展的通讯口，系统网络图如下：

如上图所示，COM1用于与上位机通讯，实现对这个控制系统的实时监控；COM2用于与4个AI模块和1个AO模块通讯，实现对标准模拟量信号的采集和控制；COM3用于与3台多路巡检仪表通讯，实现对热电阻温度信号的采集；COM4用于与5台计量秤控制器通讯，实现对计量秤的综合控制。

由于将需要通讯的设备按高低速进行了合理的分配组网，把通讯量分散到不同的通讯口，充分满足了系统对实时性的要求。

五、 上位机实时监控系统

由于监控和控制的数据量比较多，上位机实时监控系统采用海为公司自主开发的监控系统，部分画面如下。

六、 总结

Haiwell PLC虽然只是小型PLC，但基于Haiwell PLC的优异性能和强大易用的通信功能，利用通讯方式扩展了控制的范围，完全可以实现对中等规模系统的控制，为用户大大地节约了成本。

　造纸在我国已经有二千多年的历史，它广泛应用于人们的日常生活中，晨鸣纸业集团为我国大的造纸集团，其中山东晨鸣纸业集团齐河板纸有限责任公司的碱回收装置采用我公司的SmartPro控制系统，该装置日产235T，是目前国内大的碱回收装置，它包括蒸发、静电除尘、燃烧、制漂、苛化六个工段。

　　该控制系统共有8个操作员站，四个控制器，IO测点数量达到750点，控制监测回路达到540个，控制调节回路38套，其中重要的控制调节回路是燃烧工段的上汽包液位。蒸发工段两台操作员站，一台控制柜，一台扩展柜；燃烧工段两台操作员站、一台控制柜；

　　苛化工段两台操作员站，一台扩展柜；

　　静电除尘一台工程师站；

　　制漂一台操作员站；

　　各控制室之间距离远采用光纤连接，网络、电源、主控器、计算机采用冗余配置，系统通讯采用以太网、Profibus-DP协议。

　　在蒸发工段浓缩黑液，使黑液达到可以燃烧的浓度,送到燃烧工段，在燃烧工段燃烧掉浓黑液中的可燃物质，浓黑液中的不可燃物质等变为燃烧后的红色熔融物，这些熔融物被清水溶解后称为绿液，绿液被送往苛化工段，在苛化工段把绿液与石灰进行反应，使对蒸煮不起作用的碳酸钠转变成氢氧化钠。反应分离出了清液，即蒸煮用的白液，反应后生成的沉淀叫白泥。用澄清或过滤的办法将其分离，经洗涤去残碱后再利用。在该装置中重要的设备为燃烧炉，附属设备有除氧器、燃油管路、黑液喷枪、风及烟气设备，燃烧炉运行的好坏，直接影响到碱回收整套装置的运行。

下图为蒸发工段部分工艺流程图

　　燃烧工段：在燃烧工段燃烧掉浓黑液中的可燃物质如木素，浓黑液中的不可燃物质如Na2CO3等变为燃烧后的灰渣，这些灰渣被清水溶解，这种溶解液被称为绿液，绿液被送往苛化工段。

　　苛化工段：黑液燃烧后的熔融物溶于水或稀白液中，形成黄绿色溶液，称作绿液，其主要成分是碳酸钠。苛化就是把绿液与石灰进行反应，使对蒸煮不起作用的碳酸钠转变成氢氧化钠。反应分离出了清夜（主要成分是氢氧化钠）即蒸煮用的白液，反应后生成的沉淀叫白泥（主要成分有碳酸钙）。用澄清或过滤的办法将其分离，经洗涤去残碱后再利用，或回收石灰石或综合利用。

　　控制方式有三个温度调节为绿液加热器、热水槽、苛化器单回路调节，其余主要为电机、泵的启停控制。保证白液的质量和苛化生产的连续性，对进入消化器的绿液liuliang、石灰liuliang严格控制。

　　整套碱回收系统共有泵、电机等开关控制设备64台，对于这些泵可以由现场启停，也可以由操作员在计算机上来启停。每个电机有一个DI信号，是电机的运行状态信号；有两个DO信号，是电机的启停控制信号；有一个AI信号，经过电流变换器后转变成4—20mA,在DCS上显示电机的运行电流信号。

　　应用该控制系统后可以将碱回收各部分作为一个整体对象来进行控制，按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到系统的平衡，保证工艺设备安全、可靠、高效运行和启停；实现整个装置控制系统的测点信息、实时数据、历史数据和系统资源的共享，在任一装置的计算机上可以观察整个装置的运行情况；tigao工艺设备运行的技术经济效益，tigao自动化投入率，tigao可靠性，减少误操作，降低事故率；操作方便，有声音报警，可查看操作记录，工艺运行曲线，生成实时和历史报表。

　　该控制系统在碱回收上的实现对造纸行业有广泛的示范效应，tigao我国造纸行业的自动化水平。

1.引言

　　中油海9/10升降式钻井平台中控系统采用PKS系统。这是霍尼韦尔公司的自动化系统次应用于钻井平台上。经由CCS(中国船级社)认证,符合认证标准。


　　2.系统介绍

　　PKS(Process Knowledge System) 是过程知识系统的简称。PKS控制系统是 Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系统。它集合了Plantscape系统组态方便的特点，又集合了TPS控制系统硬件上的优点而推出的一款全新的DCS控制系统。

2.1 本系统框架如下:

　　在本PKS系统中,含有2个FSC(FAIL SAFE CONTROLLER )机柜,一个PCS机柜.FSC用于火气系统的逻辑关断,PCS柜用于船体状态的监测.系统之间采用FTE(容错以太网连接).含有冗余的两台服务器,和两个监测用的STATION站.

　　(1).服务器冗余: PKS过程系统的服务器可以冗余配置，以提供更高等级的可靠性。采用一对配置相同的服务器，以主/备结构方式相互支持。当主服务器出现故障时，从服务器采集数据，并为操作站提供数据服务。主服务器通过冗余网络传送数据库中的所有数据处理信息到从服务器，使得主从服务器之间同步。

　　(2).网络冗余\交换机冗余: 设备之间用HONEYWELL的容错以太网连接 (即H型,保证有4条通讯路线).

2.2 硬件配置

　　（1）FSC系统硬件由 Central Part 卡件和I/O卡件两部分组成。

　　Central Part简称CP,包括CPU、COM(通讯卡)、WD(系统状态监视卡、或称看门狗卡)、DBM(诊断和电池卡)、以及VBD(竖向总线驱动卡)。
　　
　　I/O卡包括DI卡、DO卡、AI卡、以及AO卡。
　　
　　Central part卡件和I/O卡件之间的通讯构成如下：
　　
　　VB连接VBUS（竖向总线），VBUS连接HBD（水平总线驱动卡），HBD连接HBUS（水平总线），HBUS再连接I/O卡件。
　　
　　柜内还有端子和继电器。

　　（2）PCS柜硬件配置

　　由一块FTEB（容错以太网桥）卡、一块C200（控制器）卡、两块CNI（CONTROL NET）卡和I/O组成。

　　上图为卡件状态监测页。

　　图中FTEB01：FTEB卡；
　　　　PRS021：C200卡；
　　　　CCN014：CNI卡；
　　　　IAH161：AI卡；
　　　　IDD321：DI卡；
　　　　ODD321：DO卡；

（3）网络结构

　　1)以太网（TCP/IP）
　　传输速率为：100M/10M波特率；
　　网络节点：server,station,priter(switch,hub)等；
　　传输介质：双绞线：接头（为RF45，网卡），距离为100m以内；
　　
　　2) I/O Controlnet
　　传输速度：5M波特率；
　　网络节点：PMIO（输入输出卡件）、SIM等；
　　传输介质：同轴电缆；网络终端需加75Ω电阻；
　　传输协议：IEEE8023，令牌方式；

2.3软件介绍

　　（1）control Builder——Control Builder是一种图形化的、面向对象的、基于窗口的工程工具，用于过程系统控制处理器的控制执行环境和应用控制环境的控制策略的设计、组态、和实施。用于组态硬件，如网络、I/O模件、控制器、和现场总线设备，以及组态控制点，如调节控制、设备（马达）控制、逻辑控制、顺序控制和特殊的用户定义的功能等。
　　
　　（2）QUICK BUilder——QUICK Builder使得用户可以组态第三方的控制器／RTU，以及它们的点、组态操作站和打印机。Quick Builder使用关系数据库引擎，提供筛选数据库的用户显示、多点编辑工具、和直观的窗口风格的用户界面，极大地tigao了组态效率。关系数据库还捉供用户自定义的域，可以用来设置终止调度，记录接线编号等，同时还提供标准的报表。ExperiOn PKS过程系统数据库的添加和修改均可以在线进行。
　　
　　（3）HMIWeb Display Builder ——HMIWeb Display Builder是面向对象的，全集成化的用户画面组态工具，用于生成用户专用的显示图形画面。动态显示可以简单地通过鼠标点击迅速生成。系统还提供一个图形库含有如容器、管道、阀门、罐、马达等通用的工厂设备，帮助用户进一步加快图形设计的速度。此外，对于一些多处用到的相似的画面，可以用模板画面的功能减少组态时间。提供的过程对象和调色板功能可以帮助用户快速简便地创建用户对象，并可以带有三维效果。通过使用脚本程序(bbbbbbbb和Jbbbbbb)组件，可以显著地增强图形画面功能，如高速动画、工具提示、操作站程序执行的控制作用等都可以通过脚本程序完成。许多ActiveX的组件类型，如播放声音和视频图像等都可以插入在画面中被调用。
　　
　　（4）Knowledge Builder——Knowledge Builder,在线的电子资料，采用HTML结构的浏览器阅;内容全面，包括了FSC，PKS等详细的介绍。

2.4 系统开放性

　　[1] 集成Honeywell的先前产品：TDC2000, TDC3000, Plantscape, S9000,Logix60
　　[2] 与PLC通讯（如：SIMENSE,AB,ABB）
[3] 与现场总线技术的集成（Profibus-DP, Fieldbus, Modebus,HART等）
　　[4] 标准化的数据访问程序
　　[5] AEC：高性能服务器，直接与OPC服务器或客户机进行数据交换。

3．系统应用

　　系统应用于钻井平台上，主要有船体监测和逻辑关断两部分功能。

　　船体监测：包括发电机、泥浆池、水泥罐、重晶石罐、海水压载舱、风闸、风机、消防泵、公共设备等的状态监测。

　　逻辑关断：包括火气系统报警、手动报警等报警所产生的逻辑关断。

　　主界面：

（1）船体监测

　　船体监测通过硬点将船体设备的信号接入PCS柜。再通过上位机的画面监测设备的状态。

　　下面图为发电机和TANK的监测：

（2）逻辑关断：

　　探头形式如下:

　　上图中的火探头、烟探头、手动报警、热感探头是由现场探头采集数据，以WORD形式通过MODBUS协议进入FSC内的逻辑系统的。

　　硫化氢探头、可燃气探头则是硬点接入FSC系统的。

　　探头根据位置不同，被划分为各个火区，每个火区不同报警对应所关断的设备也不同。

　　具体的关断如下图所示：

4．结束语

　　霍尼韦尔的PKS系统，凭借其强大的性能进军了钻井平台制造业，并且取得了一定的成果。它在此行业的发展前景，让我们一同见证！