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作為全球能效管理專家施耐德電氣為100多個國家的能源及基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心及網(wǎng)絡(luò)、樓宇和住宅市場提供整體解決方案， 其中在能源與基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)過程控制、樓宇自動化和數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)等市場處于世界領(lǐng)先地位，在住宅應(yīng)用領(lǐng)域也擁有強(qiáng)大的市場能力。公司致力于為客戶提供安全、可靠、高效的能源施耐德 Quantum DCS系統(tǒng) 被成功的運用于Schneider電氣公司干法水泥中。

近年來，我國水泥工業(yè)正處于技術(shù)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整時期，根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，促使國內(nèi)水泥工業(yè)尤其是帶預(yù)分解窯的新型干法技術(shù)工藝得到了快速發(fā)展。

Schneider是中國建材局下屬的中國聯(lián)合水泥分公司，一期工程采用日本三菱公司先進(jìn)的窯外預(yù)分解技術(shù)，建設(shè)3000T/D熟料水泥新型干法生產(chǎn)線，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝對全廠電氣自動化控制有很高的要求。公司在綜合考慮了各種因素后，最終確定采用性能價格比較高的法國施耐德Quantum DCS系統(tǒng)。通過選用Quantum和Momentum之間的通訊組合，對全廠所有設(shè)備進(jìn)行了安全可靠的電氣自動化控制，得到了很好的效果。

一、水泥生產(chǎn)工藝流程：

石灰石、砂巖、鐵粉、粉煤灰均化后按一定比例配料混合，經(jīng)生料立磨粉碎研磨制成生料粉。生料粉經(jīng)過均化送至預(yù)熱器，再經(jīng)五級懸浮預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，并投入分解爐進(jìn)行窯外預(yù)分解，同時原煤經(jīng)過粉磨制得的煤粉送至窯頭煅燒和分解爐進(jìn)行無焰燃燒。預(yù)熱后的料粉進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒，燒成熟料，高溫的熟料塊再經(jīng)過蓖冷機(jī)進(jìn)行冷卻和破碎，然后均化儲存水泥熟料。水泥熟料加入石膏、混合材、粉煤灰再按一定比例配料混合，經(jīng)水泥磨粉磨制成不同標(biāo)號的水泥成品，最后水泥成品經(jīng)袋裝和散裝向外發(fā)售。完成整個生產(chǎn)工藝流程。

二、Quantum集散控制系統(tǒng)簡介：

根據(jù)新型干法水泥的生產(chǎn)工藝流程狀況，電氣拖動設(shè)備運行，設(shè)備按工藝布局和連鎖步驟完成從原料配料、原料粉磨、生料煅燒、煤粉制備、熟料儲存、水泥粉磨、水泥包裝等整個生產(chǎn)過程。該系統(tǒng)使設(shè)備保持在最大效率情況下運轉(zhuǎn)，電氣設(shè)備的安全和可靠對整個生產(chǎn)流程起到十分重要的作用。

隨著時代的發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用。尤其Ethernet網(wǎng)絡(luò)更是獨領(lǐng)風(fēng)騷，Windows 2000 Workstation和Windows 2000 Server內(nèi)置的Ethernet協(xié)議運行穩(wěn)定可靠，速度快。MonitorPro 的分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，在Ethernet網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫共享，數(shù)據(jù)交換能力強(qiáng)，實時性好，MonitorPro 的SQL/ODBC/OPC關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接功能為實現(xiàn)工廠自動化提供了很好的解決方案，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。本方案采用光纖作為介質(zhì)，通訊速率達(dá)100M/s。系統(tǒng)計算機(jī)通過以太網(wǎng)通訊，將四個現(xiàn)場站的狀態(tài)和過程信息數(shù)據(jù)，在各控制室上位計算機(jī)上進(jìn)行工藝圖形顯示，以實現(xiàn)整個生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控。實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。所有到現(xiàn)場站的網(wǎng)絡(luò)均為雙網(wǎng)冗余。

Modicon TSX Quantum PLC自動化系列產(chǎn)品是Schneider公司最新研究的成果，專門為適應(yīng)過程控制需要而開發(fā)的產(chǎn)品。Modicon Quantum主機(jī)的邏輯是由在工業(yè)現(xiàn)場的輸入、輸出模塊來實現(xiàn)的，I/O模塊是經(jīng)I/O總線鏈接到主機(jī)，形成一個完整的控制系統(tǒng)，Momentum模板是電氣信號轉(zhuǎn)換器，它將送至和來自現(xiàn)場裝置的信號如限位開關(guān)、接近開關(guān)、溫度傳感器、電磁閥、電動執(zhí)行器等信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠處理的信號和格式。所有與總線相連的I/O模板都經(jīng)過光電隔離，確保模塊和通訊的安全和無故障運行。

在中央控制室內(nèi)設(shè)置交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，采用Ethernet協(xié)議可實現(xiàn)與現(xiàn)場站、生料質(zhì)量控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MIS）及其它系統(tǒng)的通訊。DCS系統(tǒng)和配料秤、變頻器的通訊采用硬接線或者M(jìn)b+通訊方式。

該系統(tǒng)可以組成較復(fù)雜的本地I/O站，遠(yuǎn)程I/O站，分布式I/O站。控制的輸入輸出信號通過各種I/O模板連接實現(xiàn)，各種I/O模板把現(xiàn)場采集的模擬量信號和數(shù)字量信號傳送到處理器的CPU內(nèi)，進(jìn)行信息處理和運算，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)把光纜信息傳輸至中央控制室供操作員操作，同時操作員把各種工藝要求命令通過光纜傳輸發(fā)送給處理器，控制現(xiàn)場設(shè)備的運行和參數(shù)自動調(diào)整。

該系統(tǒng)具有編程、組態(tài)、監(jiān)控、操作控制工藝過程及要求等，配置Concept 2.5編程軟件和Monitor Pro 7.0上位機(jī)圖形監(jiān)控軟件，可對各個現(xiàn)場控制站進(jìn)行軟件編程，在線、離線調(diào)試，修改等功能。中控室通過軟硬件平臺，控制整個生產(chǎn)工藝過程。顯示生產(chǎn)工藝流程和相應(yīng)的工藝動態(tài)參數(shù)的實時變化趨勢、歷史數(shù)據(jù)及記錄；顯示各種報警狀態(tài)并發(fā)出聲光閃爍，打印畫面上各種實時參數(shù)、報警記錄等；對現(xiàn)場控制站的各種主機(jī)、輔機(jī)設(shè)備按照所編制的程序控制順序起停等。現(xiàn)場控制通過軟硬件技術(shù)，利用Quantum CPU處理整個模塊所采集到的現(xiàn)場的各種信息，包括各種設(shè)備運行狀況和各種壓力、溫度、流量、料位、閥門開度、主機(jī)的運行電流值等信號。各種實時參數(shù)利用通訊模塊在本站和其它站之間相互通訊，傳輸?shù)街醒肟刂剖摇?

三、Quantum集散控制系統(tǒng)功能：

Modicon TSX Quantum PLC采用Intel奔騰處理器，無論是邏輯控制、順序控制、時序控制、過程控制、數(shù)學(xué)運算、PID調(diào)節(jié)指令，處理速度均高達(dá)0.09ms/k。系統(tǒng)模板所有通道都相互隔離，所有模板都可帶電插拔，系統(tǒng)運行可靠性很強(qiáng)。

每個Quantum CPU均可與Modbus和Modbus+節(jié)口想匹配，組成QuantumCPU+Momentum模塊化系統(tǒng)。CPU模板內(nèi)部存儲器可用于存放用戶指令，控制信號的輸入或輸出通過各種I/O模板實現(xiàn)。本地I/O最多支持32個模板，遠(yuǎn)程I/O最多支持31個分站，一臺主機(jī)可帶三個分布式I/O網(wǎng)絡(luò)，189個節(jié)點。本地、遠(yuǎn)程分布式背板都可電源冗余。安裝節(jié)點超過100000個。
用于工業(yè)控制的局域網(wǎng)絡(luò)，通訊距離電纜500米，使用中繼器2000米，光纜12000米。100/1000M高速光纜連接，支持多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，Modibus Plus、Interbus-S、Profibus DP。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議。采用屏蔽雙絞線易于安裝和拆卸。

四、Quantum集散控制系統(tǒng)配置：

Quantum集散控制系統(tǒng)選用Schneider公司Quantum系列控制器，整個系統(tǒng)主干網(wǎng)采用Modibus Plus局域網(wǎng)，其主干網(wǎng)采用光纜作為介質(zhì)，環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有冗余功能，當(dāng)環(huán)路一個節(jié)點斷開時系統(tǒng)能自檢故障，并正常運行，不影響其它站之間的通訊。增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，避免了高壓設(shè)備及功率變頻設(shè)備，通訊設(shè)備等可能造成的信號干擾。整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠，硬件維護(hù)非常方便。

本系統(tǒng)采取窯頭和窯尾通過光纖同時進(jìn)中央控制室，一主一備，一旦任一路通訊出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動切換，光纖環(huán)網(wǎng)的好處是在系統(tǒng)任何一個控制站都能通過移動工程師站來訪問其它的站點。

系統(tǒng)包括三個部分，即中央控制室、現(xiàn)場控制站和現(xiàn)場儀表。該DCS系統(tǒng)由工程師站，操作員站，通訊服務(wù)器以及光電轉(zhuǎn)換等設(shè)備組成，利用光纜把各個現(xiàn)場站組成環(huán)網(wǎng)，各個現(xiàn)場站之間相互備用，數(shù)據(jù)共享，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。現(xiàn)場采集的信號由窯尾站和窯頭站同時進(jìn)入中央控制室軟件平臺，一主一備。提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。中控室設(shè)置交換機(jī)和光纖轉(zhuǎn)換設(shè)備，采用Ethernet協(xié)議可實現(xiàn)與現(xiàn)場各站進(jìn)行通訊，還可把生料質(zhì)量控制，生產(chǎn)管理系統(tǒng)及其它系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊。

該系統(tǒng)能滿足經(jīng)營管理者隨時了解生產(chǎn)運行情況，并打印各種報表；供生產(chǎn)部門統(tǒng)計每月產(chǎn)量、功耗、能耗以及成本利潤等進(jìn)行核算；借助MIS工廠管理系統(tǒng)所建立的網(wǎng)絡(luò)平臺，可登陸Internet局域網(wǎng)瀏覽信息；供質(zhì)量管理部門隨時監(jiān)控各個質(zhì)量參數(shù)的變化，及時調(diào)整參數(shù)的配比方案，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效地指導(dǎo)生產(chǎn)和經(jīng)營；供應(yīng)部了解設(shè)備損耗情況，能快速掌握易損件的備品備件情況，保障生產(chǎn)可靠運行；通過網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備可供動力車間監(jiān)控總降壓站（無人值守）各配電柜安全情況以及35KV兩段進(jìn)線、母聯(lián)、變壓器、電容器、電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控、電量管理等情況；供中央控制室操作員根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀況啟停設(shè)備，對DCS系統(tǒng)采集的各種模擬量信息經(jīng)過科學(xué)地分析，及時了解相關(guān)參數(shù)趨勢，歷史數(shù)據(jù)，和報警紀(jì)錄等，匯總出各種報表，上報質(zhì)量控制組，用于調(diào)整各種最佳參數(shù)方案，科學(xué)生產(chǎn)；工程師站可通過Concept 2.5編程軟件和Monitor Pro 7.0開發(fā)版軟件對各個組態(tài)畫面進(jìn)行編程、修改、調(diào)試、監(jiān)控等，維護(hù)整個系統(tǒng)的可靠運行，同時利用監(jiān)控后臺可幫助電氣維修工進(jìn)行疑難故障排除等。

本系統(tǒng)共設(shè)四個操作員站，均配制WIN2000 Workstation操作系統(tǒng)和Monitor Pro 上位圖形監(jiān)控軟件，各操作站互為備用。上位機(jī)選用DELL原裝計算機(jī)（PⅢ2.2G，80G硬盤），彩色畫面，形象逼真，顯示直觀，操作方便。服務(wù)器采用SCSI服務(wù)結(jié)構(gòu)，大硬盤存儲載體，負(fù)責(zé)和現(xiàn)場站通訊管理。另外配置一臺報警打印機(jī)各種操作利用鼠標(biāo)控制生產(chǎn)設(shè)備，配合鍵盤修改工藝參數(shù)值。

每個現(xiàn)場控制站均包括CPU主機(jī)電源，I/O模塊，通訊模塊，光纖收發(fā)器，以太網(wǎng)通訊卡等。各現(xiàn)場控制站分別對各站電機(jī)、控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓力/差壓變送器、溫度變送器、流量變送器、料位計、分析儀器等實現(xiàn)調(diào)節(jié)控制和監(jiān)控。同時依靠先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，來完成整個工藝生產(chǎn)過程。

DCS系統(tǒng)中央控制室、每個現(xiàn)場控制站均設(shè)有3VA，2小時在線UPS電源，保證整個網(wǎng)絡(luò)的暢通和現(xiàn)場一些重要設(shè)備的參數(shù)能夠傳輸至操作員，提高了DCS自動控制系統(tǒng)安全可靠性。

工廠內(nèi)部的所有信息傳輸都通過Schneider公司創(chuàng)建的Quantum DCS系統(tǒng)運作的游刃有余。因此說，我們選擇Schneider公司的產(chǎn)品，就是選擇了它的系統(tǒng)的安全性和可靠性，就是選擇了源源不斷的效益和高額的利潤。

高配制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及功能完善的Quantum DCS系統(tǒng)，為Schneider電氣營造了快速穩(wěn)定的智能控制系統(tǒng)。因此說，Quantum DCS系統(tǒng)在3000T/D熟料水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用是成功的。