合肥西门子一级代理商通讯电缆供应商

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   3.2 方案四应用效果

    这套方案通过采用研华PAC将现场一次表转换为数字信号集中传送到主操作室，构成数字抗干扰优势代替二次表完成报警功能。方案投用后，原有的强噪信号被有效抑制，干扰幅度不过0.3%，削除了误报现象，增强了系统的性。而且计算机系统比二次表的优势是，数据显示直观，并有历史记录功能，受到工艺操作人员的普遍欢迎。

    工控机作为显示设备，可以接收多的数据，为将来的仪表扩建提供了宽裕的硬件平台。

    工控机的数字量可通过网络将可燃气和含量值上传到实时数据库中。

    由此，我们认为方案4，满足了我们的要求，是方案。所以就不再验证其它方案了。至此，我们圆满地解决了问题。

    4、结束语

    通过运行新的高科技含量的计算机和控制设备，只用了少量的投资，就将原有的30万元的设备盘活了，并从本质上提高了应用效果。而且把改造所需的工程量减到。

    此项目的成功实施，得到以下经验：

    1) 对于仪表常遇到的线间干扰的故障处理，提供了新的解决方式，即改用PAC来转换信号，排除干扰。PAC（包括本项目所使用的研华公司的ADAM-5550KW）在信号采集过程中的滤噪功能相当有效，对解决现场干扰提供了避免浪费的修正手段。

    2) 计算机显示技术替代二次表显示是科技进步的必然趋势。工业控制用的计算机性高，不但处理能力强大，显示形式灵活直观，并且提供对外的实时数据接口。这使控制水平有了质的飞跃。

    3) 本项目中搭建起来的PAC硬软件系统是一个容量很大的平台，可满足将来罐区所有的仪表（包括油位、温度、流量等计量值）改造的需要。为罐区自动化水平的提升作了准备。

 3、方案验证

    综合分析认为，方案四。这套方案不但利用了现有的电缆线，还把信号的质量提高了，重要的是这个方案是节省钱的（8-4.2=3.8万元）。但其有效性需要实验证明。

    如果方案四不理想，那方案三同样也不适用。

    如果方案四失败，考虑验证方案二，但要解决PAC的防爆问题，用隔爆箱则带来散热问题。

    其它三种方案都无法解决问题时，就只有按方案一实施改造。

    3.1 方案四系统配置

    PAC的硬件选用研华公司的PAC控制器ADAM-5550KW，模拟量采集比较多，此系统在我厂已有多套应用，以其运行稳定成为我们的产品。也因为这台控制器的处理能力比较强，为将来罐区所有的仪表（包括油位、温度、流量等计量值）改造也做好了系统容量的准备。

    由于监控需要人机界面（HMI）软件选用开物2000，这是一套国产软件，在石化行业有较多应用，在我厂也有多套在用，它有专门针对ADAM-5550KW控制器开发的驱动程序。因为研华公司的ADAM-5550KW控制器运行的是WinCE操作系统，所以这次系统改造中我们暂时还是采用一台研华工控机来运行开物2000的组态软件。待以后有时间时再将组态软件移植到控制器中运行，直接接显示器就可以了。这样能省掉一台工控机的费用。

    （1）PAC简介

    PAC (Programmable Automatio•lController，可编程自动化控制器) ，是由ARC咨询集团的研究员Craig Resnick提出的，定义如下：

具有多重领域的功能，支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能。

单一开发平台上整合多规程的软件功能如HMI及软逻辑, 使用通用标签和单一的数据库来访问所有的参数和功能。

软件工具所设计出的处理流程能跨越多台机器和过程控制处理单元, 实现包含运动控制及过程控制的处理程序。

开放式、模块化构架，能涵盖工业应用中从工厂的机器设备到过程控制的操作单元的需求。

采用公认的网络接口标准及语言，允许不同供货商之设备能在网络上交换资料。

    使用软逻辑PAC控制器的优点：

    a) 强大的PC-BASED 功能：

大容量的存储能力

众多方便、灵活的通讯端口

强大的浮点、数学运算能力

复杂的控制算法（模糊控制）

强大的软件功能，方便增加功能库

内嵌的以太网

    b) 编程软件

多任务架构

通用编程标准IEC61131-3，同时支持五种语言编程：梯形图、功能块、ST、IL、SFC等

编程快速上手，无扰切换

    PAC软逻辑控制器—ADAM-5550KW

CPU AMDGeode GX533(GX2)

I/O 能力8槽

LED 指示灯电源、CPU 和通讯

内存128 MB DDR SDRAM，带 512KB电池备份

1xCompactFlash 卡（内部）

操作系统bbbbbbs CE 5.0

实时时钟有

定时器有

通讯协议Modbus/RTU 和 Modbus/TCP

多节点数32

媒体带RJ-45接口的2X 以太网接口

传输速率10M/100M bps (10/100 Base-T)

1、引言

    一次抽引风机作为转炉炼钢的设备，其稳定运行关乎整个炼钢系统是否稳定顺行。同时作为炼钢煤气回收的关键设备，一次抽引风机还影响整个炼钢的环保、能源回收以及负能炼钢的实现，因此，保证一次抽引风机的稳定成为一个炼钢厂要考虑的问题。济钢集团三炼钢厂现有120吨转炉3座，与之相对应的是3台一次抽引风机，在实际应用中由于一次抽引风机的各种故障多，影响转炉的正常生产，为了的解决这一困扰生产的问题，三炼钢决定新上一台备用一次抽引风机作为其他3台风机的备用风机。济钢三炼钢厂的3座转炉分两期工程投产，由于工程原因两期工程所采用的工业以太网不在同的网段上，而新上的备用风机又对所有风机备用，因此我们实现PLC跨网段通讯。

2、QUANTUM自动控制平台介绍

2、1 硬件平台简介

    Quantum 系统是具有数字量处理能力的计算机系统。Quantum 具有模块化、可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。它包括 Quantum 系列CPU、I/O模板、I/O接口、通讯模板、电源和底板。CPU是基于486、586和Pentium 处理器的可编程控制器系，兼容 Unity Pro 软件。CPU 中实现的部分特性有：

    ● 优越的扫描时间和 I/O 吞吐量。

    ● 处理定时中断和基于 I/O 的中断的能力。

    ● 可处理快速任务和主任务。

    ● 可通过 PCMCIA 内存扩展卡进行内存扩展。

    ● CPU 中内置多种通信接口。

    ● 在型号的板上，配有用户友好的诊断和操作 LCD 显示屏。

    Quantum系统为开放的、基于标准的网络连接和现场总线连接，提供多种选择。Quantum支持的网络包括：Modbus Plus 、 Modbus 、TCP/IP、SY/MAX 以太网模块、远程 I/O 模块、热备模块 (Concept/ProWORX)等等。这些网络的组合可用来保证具有简单的、的通讯结构，紧密地满足计算机和控制器连接的集成要求。

    TCP/IP以太网是我们风机系统所采用的通讯方式。跨网段实现系统通讯是我们此次电气系统改造的，Quantum自动控制平台给我们提供了功能强大的以太网模板，NOE771XX系列产品。该系列能够兼容Unity Pro、Concept、ProWORX等软件，具有标准网页、Modbus TCP 报文、I/O Scanning 服务、FDR 客户端、SNMP 管理等功能。

2、2 软件平台

    施耐德的Concept软件平台是基于施耐德Quantum硬件平台的PLC组态编程软件，功能实用强大，是一款成熟的软件平台。

    Concept 符合标准规定IEC 1131-3，提供统一的配置环境。开发Concept的指导原则是，所有系统配置程序以及所有编辑器都应具有相同的外观和感觉。配置的大多数步骤，尤其是程序创建，都是在不依赖于要编程的PLC 的情况下设计的。整个程序被分成与逻辑结构相对应的若干区段，Concept 配置工具允许对象( 例如功能块、步以及转移) 被轻易地以图形形式选定、放置或移动。在对象放置过程中，可行性测试已经在SFC(顺序功能图/顺序语言)编辑器中发生，因为对象之间的大部分连接都是在放置的过程中自动生成的。在FBD 编辑器(功能块图/功能块语言) 和LD 编辑器(梯形图)中， 可行性测试在各块相互连接时发生。未经认可的连接，例如那些在不同数据类型之间的连接，在配置过程中就已被删除。可行性测试在LL984 编辑器(梯形逻辑984)中也是在放置过程中发生。在IL 编辑器( 指令表) 和ST编辑器(结构化文本)中，未经认可的指令可由彩色轮廓线标识。在次成功的运行程序以后，程序可以在图形模式下通过移动连接块以及文本进行优化，以改善显示。

3、利用QUANTUAM平台跨网段控制的实现

3、1 实际情况的分析

图1：实际环网拓扑结构

    3座转炉的一次抽引风机的自动化控制均由Quantum平台实现，由图1可见，3座转炉一次抽引风机分别隶属于3个不同的光纤冗余环网当中，其网段分别为172.16.57.XX和172.17.48.XX。

    新上的备用风机控制PLC要实现与172.16.57.XX和172.17.48.XX两个网段的其他控制PLC(氧系统、汽化系统等)的数据交换，这样在备用风机中的一个通讯寄存器就面临两个不同网段PLC的读写，同样也要读写不同网段中各个相关PLC的寄存器。

   本项目典型方案介绍

    公用系统方案介绍

    根据电厂运行的一般性习惯，我厂公用系统网络不设置单操作员站CONTROL ENGINEERING China版权所有，而在每台单元机组操作站实现监控。由于电厂对公用系统操作的特殊性，要求DCS设计考虑单元机组的操作站能顺利的对公用系统进行操作，同时采取的闭锁措施，以保证任何时刻只能有一台机组的操作员站对公用系统进行操作，另一台机组只能对公用系统进行监视，并且应随时可以进行切换。 不应因公用系统的存在，使2台机组DCS耦合在一起，也不应因使用了网络接口而影响任意一台机组DCS的任何性能。

    本项目选用的EC00系统通过硬件配置及软件设置控制工程网版权所有，实现了电厂对公用系统的要求。

    由方案示意配置图中，可以看到＃1机组网络、＃2机组网络与公用系统网络采用三层交换机进行连接，在硬件层对3个网络之间的数据流进行控制，保证了整个方案的性。

    方案中，EC00系统采用三层交换机对三个网络进行有效的故障隔离，保任一网络发生故障，不会扩展到其它网络，把故障限制在小范围之内。同时根据本项目的要求，对三层交换机进行相应的设置CONTROL ENGINEERING China版权所有，限制＃1机组和＃2机组之间进行的数据流，从根本保证了“不应因公用系统的存在，使2台机组DCS耦合在一起”的要求。但是考虑到＃1机组和＃2机组之间可能存在互相监视的部分点，设计中采取从操作网共享数据方式实现。三层交换机自动限制＃1机组网络和＃2机组网络同一时间只能有一个网段的数据可以进入公用系统网络，即当＃1机组网络拥有对公用系统操作权，屏蔽＃2机组对公用系统的操作权限，反之相同。同时，通过相应的网络模块，EC00系统会自动诊断＃1机组网络和＃2机组网络的状况，当任一网络出现故障时，会在软件中自动提示相关人员是否进行公用系统操作权限切换或者设置成自动切换。很好的解决了＃1机组和＃2机组对公用系统的操作以及互锁，保证任一时刻只能有1个机组能对公用系统进行操作。通过该方案，很好的满足了电厂对公用系统的要求。   

公用系统方案示意图

    对等CS网络架构方案介绍

    针对电厂对DCS系统高性要求，以及方便的数据查询等功能，EC00系统采用了对等CS网络架构，同时为保证控制网的低负荷要求，单设立了一层操作网，用于非实时数据的传输，从而保证了控制网的性。普通CS网络架构方案中，操作站和工程师站并不直接作为控制网的一个节点，而是通过服务器连接到控制网，即操作站所有的操作指令通过服务器才能下达到控制器，同样控制器所有数据要通过服务器才能上送到操作站作为显示。这种方案中，一旦服务器瘫痪，将造成整个系统的崩溃。而普通的对等网模式中，每台操作员站都是相对立而平等的，都单从控制网数据和下达指令控制工程网版权所有，这种方式保证了系统的性，但是对于历史数据的管理查询非常不方便，不利于大型项目的应用。EC00采用了两种方案的结合，对实时数据和历史数据分开处理，在控制网设置立的历史数据服务器，并设置一层立的操作网，担负趋势查询、操作查询、报警历史查询等功能。默认方式下实时数据由操作站和控制网直接交互，操作站对历史数据的访问通过操作网从数据服务器。

    通过我厂本次项目的实施，使得EC00分散控制系统在200MW机组上得到成功的应用。本次应用体现出了EC00系统对电厂在DCS高性要求，特殊的操作习惯要求等方面的良好适应。通过此次应用，增加了同类电厂在DCS系统产品的可选性，同时也使我厂认识到中控WebField系列DCS系统经过多年的发展，已经具备了与国外DCS系统竞争的能力，并且在行业针对性、工程服务等方面甚至系统控制工程网版权所有，为今后同类机组的建设造积累了大量的经验，具有很高的推广。

  WebField EC00系统是中控针对大型项目DCS系统的要求，在原系统的应用基础上进行了的软硬件升级，形成了全新的基于高速工业以太网技术的DCS系统。

    WedField EC00控制系统具有以下特点：

    优越的性和稳定性

    实现了I/O通道级别的冗余，并能根据设备重要程度灵活选择冗余与否，使得系统获得了生产与节省用户投资的和谐统一；

    系统采用机架式结构CONTROL ENGINEERING China版权所有，支持热插拔，换方便，散热性能好。硬件采用工业级芯片，精简指令集，执行，稳定。

    的在线下载及模块的热插拔功能，既有效降低了投运期间的工作量，又了投运期间的；端子板和卡件分离技术，使系统与现场实现了真正意义上的隔离；同时系统I/O通道采用点点隔离设计，使得故障面不易扩大，可以克服因串扰产生的大面积故障，避免造成停机停产。

    整个网络可以配置冗余的数据库服务器，操作站间可通过三层操作网进行数据交互，在该操作网上实现操作站之间包括历史趋势，历史报警，操作日志，实时报警等的实时数据通信和历史数据查询，实时数据可以通过控制策略设置为通过操作网进行，也可以通过控制策略设置为不通过操作网直接进入操作站。这种对等的C/S模式网络控制结构方式有效的减轻了控制网络的负荷。

    系统良好的开放性

    中控的WebField EC00控制系统能提供诸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTbbbb、DDE、CDT、103规约、104规约、自定义协议等多种通讯解决方案。

    强大的软件功能

    WebField EC00 DCS提供全中文集成化图形界面组态工具，实现了垃圾发电生产过程的优化控制和操作。人机界面友好、软件设计规范化、接口灵活、升级方便、生产过程控制模块可以很好满足垃圾发电厂各个生产过程中的各种特殊要求。强大的操作策略功能，可以实现不同操作站对各个分系统数据显示、操作、报警、记录的不同权限设置控制工程网版权所有，尽大的可能避免出现操作员误操作带来的危害。

    控制系统总体设计

    山西振兴集团有限公司位于山西省河津市干涧村，集团公司经营煤矿，生产电解铝和碳素。目前，山西振兴集团已经建有两个电厂，一厂建有三台6MW机组，二厂建有两台50MW机组。本项目建设的两台200MW机组是正在建设的三厂项目，发电用于振兴集团煤矿、电解铝等生产项目，多余部分上网。

    山西振兴集团2×200MW发电机组技改工程项目的锅炉本体采用武汉锅炉厂中储式200MW出力亚临界煤粉炉；汽机采用GE公司300MW汽机，机组实际出力为200MW；DCS控制系统采用浙江中控技术股份有限公司的EC00系统，实现DAS、MCS、SCS、FSSS、BPS、ECS、ETS、DEH功能。   

    3M中国有限公司是我国特区外的家外资资企业，其生产的产品涵盖各行各业达数万种，由于市场的飞速发展，公司于九十年代末在上海松江又投资兴建了二座占地面积近14万平方米的现代化工厂。随着生产的不断扩大与生产工艺的不断增加，
我们发现原有的各车间分立式控制对于我们的故障诊断、工艺分析及质量监控都带来了大的制约，因此急需一个完善的厂级设备网络系统以进行集中有效的监控与管理。

    考虑到系统与母公司的通用性，我们选用了美国Inbbtion ? 工控软件Fix32作为上位机的数据管理与软件，各车间的分立控制器由于均使用了AB公司的PLC5可编程控制器，因此可以通过其的DH+局域网联到上位机。

    2 网络构成

    AB的DH+局域网多可挂64个站，通讯速率根据传输距离（>300米）与主机型号(PLC-5/40, PLC-5/60)我们选用了57.6K，其网络拓扑结构为主/支干或雏菊链，由于原立设备网络上站点过多且考虑到连接距离的限制(<3048米)，我们将整个网络整合成三个立的DH+局域网，通过AB的1784-KTX(单通道)与1784-KTDX（双通道）连到上位机服务器上，服务器选用了INbbb的LSDPI服务器，配置为PIII750、18.2GSCSI硬盘、384M ECC内存，Fix32 多可支持8个通道因此对于系统今后的扩展显得措措有余。对于各设备分立控制器原属的局域网在合并后如果发生有站号相同作相应调整以防止冲突，而网络终端电阻亦须作相应调整以适应新网络的通讯模式。

    系统的三个局域网分别包含了如下各立车间
   
    A) 原料处理车间，计有炼胶、混合、剥离等
    B) 生产车间，记有涂布、烘箱、废气处理、卷绕、贴合等
    C) 成品车间，记有预检、防伪、切割、包装、废料处理等

    网络结构如图1所示。

     上位机对各车间生产设备进行数据采集与管理，并通过TCPIP协议与公司的企业网相联，各授权的工程师、领班、维修员及生产经理等则可以在自己与企业联网的客户机上访问相关的生产设备了解生产进程与设备状况。系统将所有设备发生的报警、故障及远程修改均作实时打印以备案，同时上位机的退出运行、死机或断电等都不会影响各车间设备局域网的运行，Fix32能通过权限设置以阻止非法用户将系统强行退出、改数据等操作，保证了系统的性与稳定性。

    3 应用举例

    3.1 远程监控

    由于生产设备的相对分散性，工艺工程师、设备工程师、维修技术员、生产经理等如果作一次生产轮巡需要花费相当长的时间，因此我们给相关的工程师、维修部及生产经理等人的办公室电脑、手提电脑上安装了Fix32软件，由于公司内的电脑均已经联上了内部企业网，因此只要将上位机的IP地址加入到各电脑的网络主机设置中去便可以顺利地在各自的电脑上方便地观察各车间生产设备的工作情况，对于一些授权的人员如维修部等还可以增加权限如报警复位、参数修改等。远程监控的好处是可以满足同时对各工艺流程进行快速观察，并及时帮助纠正错误的生产参数设置。而生产经理则当出差在外的时候只要通过其手提电脑拨号连接到企业网便可以查看各车间的生产设备，做到无论何时何地都能及时了解工厂的生产情况。 3.2 故障诊断与预防性维护

    由于工厂远在郊县，当设备发生故障需要及时处理时，相关设备工程师有时候不得不从市区赶往工厂，这样不仅增加了设备停机时间从而导致生产成本居高不下，而且这种结果常常是效率低下，耗时耗力。Fix32正好发挥了其遥测遥控(SA)系统的优势，当接到设备故障信息时，相关的设备工程师打开家中的电脑，通过调制解调器拨号登陆到公司的企业网，再运行Fix32软件中的画面程序查应故障点，根据系统提供的故障及其他辅助信息并结合经验判断故障原因并找到解决方法，然后便可以从容地指导现场领班或维修技术员解决问题。实际使用发现绝大多数的故障都可以通过这种远程诊断的方式予以解决，一项便大大降低了生产成本。为了确保系统，我们在组态中除Fix32系统管理员外，其他任何远程登陆的授权用户都只有观看的权限而没有修改的权限，而一些敏感工艺的画面也可以被屏蔽掉以防止无关人员涉及，公司企业网则严格管理授权用户组，并装设了防火墙以阻止非法用户的入侵。

    由于Fix32的强大功能，我们将其接收到的数据信息进行智能处理使它实现了预见性维护(PdM)的功能。当有故障发生时，相应的数据节点、起迄时间、数据值、数据描述等信息被一一打印出来，并且可以通过预先编辑的画面将故障点的位置以图形化的方式描述出来以供进一步识别，用户可以通过程序预设的链接文件调出相关的故障描述文档以供详细识别多种故障原因并存的情形。

    3.3工艺分析

    鉴于生产规模的不断扩展及新工艺的层出不穷，如何通过分析历史工艺数据以改进现有工艺成了一大难题，传统的方法是人工定时从生产线样品与记录工艺数据进行实验分析并将反馈结果用于工艺调整的依据，这种做法不仅分析周期长而且人工采集 数据带来了很大的人为因素，因此造成了工艺改进周期长且效果不佳。Fix32系统特有的历史数据实时采样功能发挥了强大优势，我们根据工艺工程师的要求筛选出需采样的数据以3秒为周期进行实时采样。当然为了减轻系统负担，有必要将采样数据的时间做适当的相位交错处理。采集到的数据历史趋势在Fix32的历史显示画面中可以直观地显示出来，这还不够，我们需要将这些数据进行统计分析以确认各工艺参数之间的相互作用。Fix32的历史数据库内的数据可以直接输出为文本文件，将文本文件中的数据导入三方的统计分析软件中去如Minitab，接下来的工作便可交给它来完成，充分详实的数据是统计分析结果可信度的关键。统计分析出的数据揭示了各工艺参数在生产中的相互作用与各自功能，由此帮助工艺工程师作出正确的调整方案，做到有的放矢。实践证明，Fix32的实时数据采样给工艺分析带来了大的方便，它不仅帮助我们大大缩短了新工艺的生产周期，而且大大提高了新工艺的工艺调整的准确性。

    3.4质量跟踪

    在生产中偶尔会遇到客户投诉质量问题，传统的方法是通过产品的特定生产批号查到当时的某些生产数据如生产日期、原料批号、质检员、操作员等，而实际发现除了这些问题外，还有许多关键因素如产品的理化特性(张力、涂布厚度、线速度、胶水粘度等)及生产环境(温度、湿度、循环风量等)在产品质量上同样也起着举足轻重的作用，失去对这些因素的分析便失去了在质量问题判断上的性。Fix32的历史数据记录正好弥这方面的空白。我们将可能影响质量的关键数据也以3秒为单位每天24小时记录，记录的数据保存到光盘以利于长久保存和分析。这样只要知道生产日期，我们便可以查寻到当天所有记录在案的生产数据，Fix32支持多8个数据在一个历史画面上同屏显示，这样便可以帮助质检员判断问题所在。

    4 结束语

    实践证明，遥测遥控系统投入运行的两年多来，一些疑难工艺问题、困扰多时的设备缺陷都获得了成功解决，了明显的经济效益。在生产设备分布较广、质量监控要求较高或进行新产品新工艺试运行的场合，使用遥测遥控系统可以说是一种行之有效的方法，值得推广。