近幾年來，PLC(可編程序邏輯控制器)技術(shù)在工控行業(yè)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，它具有投資較少、功能較強(qiáng)、組成靈活、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有集中操作管理、分散檢測(cè)采集信號(hào)及控制等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此在中小型水泥企業(yè)應(yīng)用PLC集成的DCS系統(tǒng)代替老式繼電器控制系統(tǒng)或傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)對(duì)水泥生產(chǎn)線進(jìn)行改造已成為一種最常用的可靠的合理性方案之一。中國聯(lián)合水泥集團(tuán)曲阜中聯(lián)水泥有限公司1 000 t/d特種水泥熟料生產(chǎn)線為l 989年設(shè)計(jì)建設(shè)，核心生產(chǎn)設(shè)備為Φ3 m×48 m五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯外分解回轉(zhuǎn)窯，主要產(chǎn)品為硫鋁酸鹽特種水泥及相關(guān)工程材料。廠址位于山東省泗水縣境內(nèi)，電氣控制系統(tǒng)原為老式繼電器控制系統(tǒng)，于2000年改造為SIEMENS公司的S7—300/400 PLC系統(tǒng)，主要是根據(jù)特種水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)工藝流程的生產(chǎn)需要，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的工藝設(shè)備進(jìn)行全面、可靠、合理、完善的監(jiān)視、測(cè)量與控制，并有效地監(jiān)控和管理，確保工藝設(shè)備處于高效、節(jié)能、安全可靠的最佳運(yùn)行狀態(tài)，使用時(shí)間已接近十年。
1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
該自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心硬件結(jié)構(gòu)主要由SIEMENS公司的S7-300/400 PLC系統(tǒng)硬件構(gòu)成，從空間架構(gòu)上可以劃分為現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站(及工程師站)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分。
(1)現(xiàn)場(chǎng)控制站的核心部分為PLC系統(tǒng)，采用的是SIEMENS公司的高性能模塊化S7—300/400系列PLC，完成生產(chǎn)過程中各過程參數(shù)的采集、調(diào)節(jié)以及工藝設(shè)備的啟?？刂?，放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制室內(nèi)，以縮短與現(xiàn)場(chǎng)一次檢測(cè)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離。多種模塊化部件以不同方式便捷組合在一起并適合密集安裝，結(jié)構(gòu)形式規(guī)范，提高了自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及運(yùn)行的可靠性，由于需要處理的信號(hào)量較多，采用了多機(jī)架安裝。
詳細(xì)硬件配置為：中央處理單元(CPU)模塊：各種CPU模塊有各種不同的性能，例如，有的CPU上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU上集成有PROFI-BUS-DP通訊接口等，該生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)CPU特地提高了一個(gè)檔次，采用的CPU為413型號(hào)(后來因雷擊原因其中一塊更換為CPU412-2)
信號(hào)模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出，是PLC系統(tǒng)和生產(chǎn)過程之間的接口；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟動(dòng)、停止、極限報(bào)警、故障報(bào)警、操作及運(yùn)行狀態(tài)以及溫度、壓力(差壓)、流量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)均是通過這些信號(hào)模塊與PLC系統(tǒng)相連的。本系統(tǒng)采用的DI信號(hào)模塊為SM321，DO信號(hào)模塊為SM322，AI信號(hào)模塊為SM331，AO信號(hào)模塊為SM332。
通訊處理器(CP)：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接；本系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)控制站采用TCP443-5通訊模塊。
功能模塊(FM)：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作(開環(huán)或閉環(huán)控制)和閉環(huán)控制，本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況沒有選用該類型功能模塊。
負(fù)載電源模塊(PS)：用于將SIMATIC S7-300連接到120/230 VAC電源。本系統(tǒng)采用了PS4074A及PS307 5A兩種電源模塊。
接15模塊(IM)：作用是將S7-300 PLC背板總線從一個(gè)機(jī)架連接到下一個(gè)機(jī)架，亦即用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。本系統(tǒng)采用了IMl53-1接口模塊。
(3)操作站位于中央控制室內(nèi)，以較先進(jìn)的設(shè)備和友好的人機(jī)界面提供生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的管理，上位機(jī)接受來自現(xiàn)場(chǎng)站PLC系統(tǒng)采集的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)及運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、操作狀態(tài)信號(hào)，并具有畫面顯示、報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)及趨勢(shì)圖顯示等功能，報(bào)警功能還包括聲音及報(bào)警點(diǎn)報(bào)警，報(bào)警的確認(rèn)及消除等功能。通過上述實(shí)時(shí)控制與顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的集中操作、集中監(jiān)視和集中管理。
主要硬件配置為：IPC/PII330研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，32M以上內(nèi)存，2.1G硬盤，PHILIPS-21″彩色監(jiān)視器，Laserjet 6LHP打印機(jī)及其附件組成。
(3)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制站及操作站的各個(gè)站點(diǎn)，以滿意的通訊速率實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與操作站之間的數(shù)據(jù)通訊。
上位機(jī)上插有數(shù)據(jù)通訊接口CP5613，通過帶有終端電阻的PROFIBUS接頭及PROFIBUS屏蔽雙絞線電纜與現(xiàn)場(chǎng)站的PLC系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。
通過上位機(jī)的協(xié)調(diào)控制，可對(duì)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制及監(jiān)視。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)，通訊速率可達(dá)10Mbps。
