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案例頻道南寧浮法玻璃有限責任公司是一家主要從事生產(chǎn)白玻、茶玻的工業(yè)企業(yè)。其浮法一線日產(chǎn)量力而為300噸,銷路遍及整個亞洲。為使企業(yè)能在市場競爭日趨激烈中跟上時代步伐,掌握市場先機,企業(yè)領(lǐng)導班子決定在原有的基礎(chǔ)上再建設(shè)一條新的自動化程度較高的浮法二線。
為確保產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本,使企業(yè)在市場競爭中占據(jù)有利地位, 南寧浮法玻璃有限責任公司經(jīng)過慎重的市場調(diào)查及反復磋商，公司最后決定采用和利時公司的MACS分布式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由和利時工程股份有限公司自行開發(fā)研制,采用全中文界面,既方便了操作人員又方便于維護，價格相對國外同類產(chǎn)品而言僅是國外同類產(chǎn)品的三分之一。
1、MACS分布式系統(tǒng)簡介：
MACS系統(tǒng)軟件有六部分組成：數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)配置軟件、控制方案生成系統(tǒng)軟件、圖形生成系統(tǒng)軟件、報表生成系統(tǒng)軟件、事故庫生成系統(tǒng)軟件。MACS系統(tǒng)為我們提供了一個所見即所得的自由的通用的系統(tǒng)組態(tài)平臺。通過上述的功能軟件將模塊化的功能按照我們的要求將它按照一個特定的邏輯組合起來，從而形成一個可以滿足我們生產(chǎn)控制要求的應用系統(tǒng)。
南寧浮法玻璃有限責任公司浮法二線采用的MACS分布式控制系統(tǒng)由：3臺操作員站(2臺兼服務器,互為冗余)、2個I/O控制站、1臺UPS電源、2臺集線器組成、主要由操作人員控制系統(tǒng)主機，通過系統(tǒng)主機發(fā)出各種指令給主控單元，主控單元發(fā)指令給各種功能模塊，功能模塊則完成數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場監(jiān)視、現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)控制等功能。
MACS分布式控制系統(tǒng)使用的是計算機網(wǎng)絡實時控制系統(tǒng)，通過計算機網(wǎng)絡實時監(jiān)視和控制生產(chǎn)現(xiàn)場。在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上采用的是技術(shù)較為成熟的雙以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，星型布線方式，這樣保證了系統(tǒng)能更穩(wěn)定地運行。MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡由上到下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡，系統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)操作員站的互連，控制網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站的智能I/O單元的通訊。
I/O控制站由主控單元、I/O控制模塊、電源單元和專用機柜四部分組成，完成現(xiàn)場信號采集、工程單位變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到操作員站等功能。MACS主控單元為單元式模塊化結(jié)構(gòu)，它具備較強的數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信能力，是MACS系統(tǒng)控制站的核心單元，主控單元能夠支持冗余的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)(以太網(wǎng))，通過以太網(wǎng)與MACS系統(tǒng)的服務器相連，主控單元還有ProfiBus-DP現(xiàn)場接口，與MACS系統(tǒng)的I/O模塊通信，主控單元自身為冗余設(shè)計，并且各個模塊勻可帶電拔插，為避免因模塊故障而引發(fā)生產(chǎn)事故提供了強有力的保障，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
操作員站和系統(tǒng)服務器都是由DELL專業(yè)商用微機、專用工業(yè)鍵盤和軌跡球組成，軟件使用的是WindowsNT操作系統(tǒng)。操作員站是重要的人機交互界面，進行生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視和管理。系統(tǒng)服務器完成實時數(shù)據(jù)庫管理和存取，歷史數(shù)據(jù)庫管理和存取，文件存取服務和數(shù)據(jù)處理。
整個MACS系統(tǒng)主要是針對熔窯、錫槽、退火窯這3大部分的控制和監(jiān)視，模擬量輸入信號AI：79個、模擬量輸出信號AO：148個。
2、MACS分布式系統(tǒng)的特點：
MACS分布式系統(tǒng)主要是對熔窯、錫槽、退火窯這3大部分的控制。
其中熔窯部分主要是對窯壓、窯溫、玻璃液位、流液道溫度、南北換火等等的監(jiān)控，以及對胸墻、池底、煙道等的監(jiān)視。窯壓的按工藝要求應保持在7Pa上下，并且不允許出現(xiàn)負壓。當窯壓出現(xiàn)負壓時將會導致到流液道溫度下跌，流液道溫度下跌后，流液道出口玻璃板就會突然間收窄，從而導致錫槽發(fā)生掉邊的嚴重生產(chǎn)事故。所以對窯壓的控制精度要求相當?shù)膰栏瘛Ｔ赑ID參數(shù)中加大積分時間，適當調(diào)整比例帶和微分使窯壓的靈敏度降低，從而減少窯壓因頻繁動作而產(chǎn)生波動。
玻璃液由于慣性較大和料堆推移的延遲性，玻璃液位的PID參數(shù)不誼調(diào)整得太過靈敏或太過遲緩，這兩種行為都會造成玻璃液位的大幅度振蕩，將PID的比例帶、積分時間、微分調(diào)整到一個適中的位置后，再慢慢進行微調(diào)就可以達到正負0.2mm的精度了。
錫槽由于密封好，溫度比較平穩(wěn)，控制相對容易。對槽內(nèi)氮氣、氫氣流量控制，我采用穩(wěn)定為主，加大了PID的比例帶和積分時間。錫槽底部的鋼板溫度也是個關(guān)鍵點，槽底風機直接控制著鋼板溫度，所以錫槽風機的狀態(tài)要隨時掌握，因此我們對錫槽風機增加了報警監(jiān)視和狀態(tài)顯示，隨時掌握著錫槽風機的狀態(tài)。
退火窯從錫槽往下依次為：退火A區(qū)、退火B(yǎng)區(qū)、退火C區(qū)、RET1、RET2等五個區(qū)。退火窯的對溫度控制要求相當嚴格。退火溫度控制得精不精確直接影響到玻璃的生產(chǎn)質(zhì)量。在這里某部分采用了一種比較特殊控制手段：在PID輸出項后面加上兩個折線算法，使PID輸出開度0-50%時對應的是風開度100-0%，當PID輸出開度50-100%時對應的是電加熱開度0-100%，同時還增加了風和電加熱PID控制參數(shù)。因為退火窯控制重要性和控制手段的特殊性，這里需要根據(jù)實際情況，慢慢細心調(diào)整PID參數(shù)，不可以統(tǒng)一使用一種相同的PID參數(shù)，這樣很難達到工藝要求的控制效果.
3、MACS分布式系統(tǒng)的安裝調(diào)試：
MACS分布式系統(tǒng)包括有系統(tǒng)網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡。整個MACS分布式控制系統(tǒng)主要以控制室集中管理為主，控制室設(shè)在生產(chǎn)現(xiàn)場，面積有200平方米,室內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡使用超五類雙絞線連接, 設(shè)計帶寬為100Mbps，可滿足實時網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的需求。采用的是雙以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，星型布線方式，布線方式符合IEEE802.3(以太網(wǎng))規(guī)范。控制網(wǎng)絡使用1路ProfiBus-DP將所有的控制模塊串聯(lián)。室外現(xiàn)場信號分為：模擬量信號、開關(guān)量信號和數(shù)據(jù)通訊信號、模擬量信號和數(shù)據(jù)通訊信號使用屏蔽對絞電纜連接與控制模塊連接。低電平開關(guān)量信號使用屏蔽對絞電纜連接，高電平開關(guān)量信號使用一般對絞電纜連接與控制模塊連接。
強弱電不能使用同一電纜。
操作臺、打印臺、服務器臺、UPS臺等設(shè)有保護地螺釘。
MACS機柜設(shè)有屏蔽地接地匯流排、保護地螺釘。
一個系統(tǒng)只允許一點接地，一般與電氣接地網(wǎng)共地。嚴格區(qū)分不同性質(zhì)的地，做到不混接。不同性質(zhì)的地用分干線接入?yún)R流板，從匯流板用總干線接入公共地。
為保證DCS系統(tǒng)能夠正常運轉(zhuǎn)，不受外部環(huán)境干擾,DCS系統(tǒng)的220VAC電源需要經(jīng)過UPS或隔離變壓器等設(shè)備凈化后送入，這里我們選擇了UPS、DCS系統(tǒng)電源的接地及其連接按照郵電部GBJ79-85工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范和國家標準GB2887-89的要求設(shè)計。
完成上述工作后，進行上電測試。
經(jīng)檢查，操作站上的溫度、壓力、設(shè)備運行信號以及設(shè)備外觀狀態(tài)都顯示正常。所有的信號都沒有發(fā)現(xiàn)有被干擾的現(xiàn)象。在操作站上手動調(diào)節(jié)測試，信號的輸出輸入全部正常。經(jīng)過細心地調(diào)整PID控制參數(shù)后，各個自動控制回路也都達到了生產(chǎn)工藝的要求。到此測試圓滿結(jié)束。
4、總結(jié)：
和利時公司的MACS系統(tǒng)在廣西南寧浮法玻璃有限責任公司浮法二線經(jīng)過一年六個月的生產(chǎn)使用觀察，其系統(tǒng)軟件功能的的完整性、系統(tǒng)硬件的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的靈活性，得到了上下員工的一致認可。表現(xiàn)尤為突出的當數(shù)其系統(tǒng)軟件功能的完整性。MACS系統(tǒng)軟件具有：數(shù)據(jù)采集、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)控、報警監(jiān)視、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印等等一系列完整的功能。完整的軟件功能為整條玻璃生產(chǎn)線的生產(chǎn)控制提供了寶貴參考資料，也為玻璃生產(chǎn)線上的生產(chǎn)提供了精確的控制,為我單位浮法二線玻璃的優(yōu)產(chǎn)提供了堅實的基礎(chǔ)。
其次是MACS系統(tǒng)硬件設(shè)備的穩(wěn)定性。大家都知道：一套再完美的系統(tǒng)如果設(shè)備不能穩(wěn)定地投入使用，其后果將是災難性的。和利時公司的MACS系統(tǒng)在廣西南寧浮法玻璃有限責任公司浮法二線經(jīng)過一年六個月的生產(chǎn)使用，沒有發(fā)生過一起因MACS系統(tǒng)設(shè)備故障而產(chǎn)生的生產(chǎn)事故，它用具體的數(shù)據(jù)向我們展示了MACS系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性。
再其次是和利時公司MACS系統(tǒng)的靈活性。MACS系統(tǒng)為我們提供了靈活的控制手段以及友好的人機交互界面，而且MACS系統(tǒng)還具有靈活的可塑性，用戶可根據(jù)需要自行增加或刪除控制點和監(jiān)控點。和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比和利時公司MACS系統(tǒng)的性能在國內(nèi)已經(jīng)達到了高尖端水平，在人機交互方面甚至比國外同類產(chǎn)品做的更好。在這里我們祝愿和利時公司在今后的日子里更上一層樓,成為國內(nèi)乃至全世界的超強企業(yè)。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號