镍矿回转窑DCS系统工程介绍

----河南泰豪机电设备有限公司

一、镍矿回转窑DCS技术方案自控系统工程概述

自控系统包括整个工厂各个工序子系统内的仪表系统、控制系统和相应的技术方案以及方案设计、指导安装、调试、试运转、验收、移交、培训等相关服务。

二、镍矿回转窑DCS自控系统工程总目标概述

1．此自控系统必须高起点、高要求，其自动化控制水平必须达到国内***。

2．考虑到化工行业的特殊性，此系统的自控系统所采用的技术必须是成熟的、先进的、可靠的，坚决不使用趋于淘汰中的技术，并保证在今后五到十年内，仍属先进型。

3．建成后的自控系统的正常运行起到保障作用，自控系统要能根据预先设置好的程序自动可靠运行，保障各个工艺段各个工序段都能正常运行。

三、自控系统工程设计原则

1、 高可靠性和容错性

² 选用运用先进的成熟技术开发研制的定型产品，并经过全世界广泛应用，国内众多工程使用证明是稳定可行的产品。

² 选用高品质、高可靠性、具备检错能力，输入输出口有光电隔离的PLC。

² 软件模块具备较强的校验、互锁、检错、纠错及自恢复功能。

² 对误操作和超范围的设定加以屏蔽，并提示正确操作方法。

2、 实用性

² 控制系统具有较强的实用性，能准确反应各设备的真实情况。

² 对数据进行统一管理、如记录、归档、统计、查询、排序、打印等。

² 控制程序具有互锁和步进式应答流程，保证每个控制指令能可靠的发给执行机构。

3、 简便性

² 全功能汉字处理人机接口、用户画面、实现动态汉字显示。

² 生动的在线汉字显示，向操作员提示系统重要功能和有关位置。

² 全图形人机接口，是用户清晰地了解全系统各设备和运行情况，故障报警点的细节，在线的人机对话操作随相应的汉字帮助说明，使操作迅速而正确地进行。

² 生动的图控技术，可使操作员通过热键或鼠标类发布各种指令或切换画面。

² 通用的计算机及开放式的操作平台。

4、 可维护性

² 开放式结构，易于系统功能的扩展和升级。

² 模块化结构，使系统的维护和新增功能更为简单有效。

² 故障时发出声光报警，以提示操作者，运用多媒体技术使计算机喇叭发出急促的报警，CRT上有信号显示。

5、 安全性

² 设置了不同的等级的口令和密码。

² 应用程序能自动屏蔽错误的操作和超范围的设定。

² 应用程序操作系统具有一定的“防火墙功能”。

第二章  自控系统工程技术方案说明

一、自控系统PLC系统配置

1．采用世界知名PLC生产厂商出品的高可靠性的PLC，能满足中高控制性能的要求，能承受工业环境的严格要求，具有抗酸性和腐蚀性，适应较宽的温度变化范围，平均故障间隔时间（MTBF）为15年。本项目自控系统选用***的德国西门子系列PLC（S7-300）

2．每个I / O机架配置保证工程所必需的输入，输出模块。模块的I / O点应有安装好的备用I / O点，为实际使用量的20%。

3．在此项目的中央控制室，由五套操作员站与主站通讯来监控设备的运行情况。

二、自控系统设备配置总清单

三、中央监控管理计算机系统的设计

1．中央监控管理计算机系统的构成设计

本系统由下列部分组成：

1） 设置5台工控机作为监控管理计算机。通过通讯网卡及通讯线与现场PLC站相连，采集实时生产数据和工况，提供动态工艺监控图形，人机操作界面功能。

2） 软件系统：主要包括系统软件、对接软件、上位组态监控应用软件，数据理管理软件、数据库应用软件等。

2．中央监控管理计算机系统的性能设计

² 监控管理计算机整机为研华的工业PC机，该公司专业生产工控机产品，性能稳定、产品类型多。

² 监控管理计算机操作系统软件采用美国微软公司的WINDOWS XP，该公司的操作系统在市场上几乎是处于垄断地位，其操作系统是一种通用型、开放式的、实时的、多任务的操作系统。

² 人机界面软件平台（组态软件）采用国产组态王监控软件***新的版本，可在WIN2000 / WIN XP等系统多种环境下使用，广泛用于自动控制领域。它适用于过程操作，图形化操作、物流及机械操作方面，能够提供可靠的数据归档，并有足够的能力解决过程控制任务。其基本配置包括各种满足工业要求的功能，如事件信号、测量值的归档、所有组态数据和过程量的登录，还可设置多级用户权限等。

四、中央监控管理计算机系统的主要功能设计

中心控制室管理计算机配置运算速度高、储存量大的计算机。可通过网卡进入互联网，通过PROFIBUS现场总线与PLC通信，把现场PLC采集的实时工况、过程变量、设备运行情况、工艺参数打印管理生产报表、故障实时报表，制作历史变化趋势曲线。提供充分方便的人机界面，起到集中管理的功能，并通过鼠标或键盘下达各种调度指令，工艺参数设定。

本工程我公司将采用的上位机人机界面组态软件开发平台为国产组态王软件。该软件是目前工业监控软件的主流产品，我公司基于此平台所开发出的直观简明的监控软件界面，具有动态彩色显示画面的特点。

中央管理计算机系统的主要功能有：

1．数据处理功能

1） 对数据进行越限比较，越限时发出报警信号，异常状态信号在CRT上显示或自动在CRT上推出相关的报警画面，并打印记录。当越限时，发出报警信号，转入事故处理程序，并发出报警信号通知操作人员。

2） 对采集到的数据进行处理。

² 数字量：主控级自动从现场控制单元采集各种数字量，掌握设备运行情况，收集越限报警信息并及时登录在报警区内。记录对象包括电动机，配电系统的进线开关，各设备的事故和故障。

² 组织模拟量事件表、数字量事件表、操作记录表和系统事故表，以及操作日志和各种统计文件、历史存档文件、数据库表等。

2．安全运行监视和控制功能

1） 状态监视：电源断路器事故跳闸，运行接触器失电，保护动作等状态变化，显示。

2） 过程监视：在控制台的CRT上显示动态流程图，动态流程图用以显示工艺生产过程，可根据设计要求分组分幅显示，也可将局部放大，流程图显示实时动态参数，即实测参数动态变化（颜色、形态、运动等），显示画面有操作提示，用于指导操作员人机操作；示操作人员，操作人员可通过键盘或鼠标进行响应以消除报警声响，闪烁保持直至报警消失。

3） 在中控室对监控对象进行操作控制时，在屏幕显示器上显示整个操作过程中的每一步骤和执行情况。

五、中央控制软件系统功能设计

² 中央控制计算机软件包括操作系统软件、监控组态平台软件、通讯软件、监控应用软件（包括PLC监控应用软件、人机界面监控应用软件）、数据库管理软件等。其中操作系统软件、监控组态平台软件、通讯软件均为已开发好的产品。

1．人机界面软件功能指标具体描述如下：

1） “故障登记表“功能说明

中央集控计算机的CRT，无论显示总系统、分系统工艺和单体设备工艺时均在画面的下栏处显示故障登记表，使得人员随时随地都能了解废水处理系统的故障实况，PC机会自动地把现场发生的故障登记入“故障登记表“中的记录。

2） “新生故障窗口”功能说明

 “故障登记表”是记录值班人员已响应过的存在的故障。而“新生故障记录表”是反映现场发生的新故障。

※ 新生故障发生后，值班人员在三分钟内加以响应，计算机把新故障登入“故障登记表”。

※ 如果前、后或同时有几个新生故障发生时，窗口内***行故障表示***新发生的和***紧急的故障。

※ 新生故障窗口持续显示5分钟，5分钟后，故障内容自动登记入“故障登记表”中。

3）“生产指标表”功能说明

中控室计算机的CRT，无论显示在系统总图、分系统工艺总图和单体设备工艺图时，均在画面的左上角处，用表格的形式显示主要的生产指标，使得值班人员随时随地和及时了解整体调度生产的运行实况。

六、PLC控制站的设计

1、  PLC站采集现场设备工况，配电间电气参数，现场仪表的检测数据等传输到中央控制计算机，由计算机完成人机界面显示和中控操作。

2 、 PLC站接受上位计算机下达的各种控制指令，完成相应的控制任务。

3、  PLC站会屏蔽上位计算机下达的错误指令和超范围的设定，并给予反馈信息，在人机界面向图形上显示。

4、 PLC站与MCC控制盘联系，接受现场的操作控制信号。

5、 PLC现场控制站对本系统内的工艺设备具有三级控制功能：

²   ***级是上位监控计算机的远程控制，即“远控”或称“工控”。

²   第二级是PLC监控站根据控制程序和现场实况，自动完成相应的调节控制，无需人为干预，即“自控”。

²   第三级是就地手动控制，有现场开关屏上的操作控制，即“手动”。

² “远控”、“自控”为有条件申请方式取得，运行方式之间的切换均采取“申请优先”的方式，通过程序设定为无扰动切换。“手动”通过硬件切换，其优先权高于“远控”、“自控”。

七、PLC屏柜设计

PLC柜结构功能描述

PLC柜是用环型琴式机柜。

² 柜门具有闭锁机械和密封垫。

² 模块化的配电的机架的框架，作为柜的支柱，整修框架强度可整体提升而不变形，在柜的顶部，装有吊环，可为装配和期间起吊提供方便。

² 柜体用钢板制造，***终的外壳用聚氨脂漆或环氧树脂粉末静电喷塑、固化处理，颜色为浅驼灰色。

² 柜体装有旋转式带门锁的把手。

² 控制柜出线孔采用密封措施。。

PLC柜的内部安装功能指标描述

² 柜内所有的走线都经过编号，在对应的端子上做***性编号。

² 柜内提供两条接地铜线，一条用于信号和屏蔽接地，一条用于设备柜子接地，信号接地母线安装在独立的支座上。每个模拟回路有独立的接地点，屏蔽层在柜内接到信号接地母线上。

² 柜内电器元件、线路布局合理、排列整齐。

² 柜内提供一个主回路断路器和每个单独回路的断路器，断路器之间的跨接均通过端子排。

² 在PLC顶部装有内照明、冷却风扇，风扇带有防护措施及过滤装置。

PLC柜电气连接功能描述

² 提供带有地线的220V AC的电源插座，并提供带有地线的接头。

² 为了安全起见，每个回路都设有断路器或熔断器保护。

² 屏内提供一个主回路断路器和每个单独回路的断路器。主回路应和各支路的规格要配合好，确保支路的故障仅仅能将支路断路器调闸，而不影响主回路控制器，屏内的电源回路布置做到门打开后，能够清楚地看到全部断路器的进出线。

² PLC屏提供仪表的电源。

² 仪表回路的接线要在控制屏内和端子相接，相同回路的仪表接线工内足够的端子转接。端子采用压接型端子，并预留25%的备用余量。

八、系统方案：

8.1系统配置

本系统为上位监控站和西门子PLC构成计算机监控系统。3个现场PLC控制站通过DP口与主站进行通讯。控制室作为监控系统中心，1#和2#线各设2台监控计算机，煤粉制备站用1台监控计算机，整个监控系统负责采集各现场控制站内数据和设备的控制，同时将其监控设备纳入工控网络。

(系统配置示意图)

现场监控系统由各现场PLC控制站、通信网络组成，智能诊断、综合管理为一体，并通过通讯模块向远程监控中心传送采集的数据和报告各现场PLC控制站的运行状况，监控中心控制单元可调用各现场站的全部运行信息，通过一定权限设定控制现场主要设备的启动和停止，可保证系统可靠运行。

上位监控站选用研华的工控机，具有可靠性高、兼容性强，适应工业环境下长期不间断运行，具有耐高温、潮湿，抗干扰，防尘，防震等特点。同时配备了1台打印机，做到实时打印各类报表等工作。 

监控站把PLC采集到的如实时工况、过程变量、工艺参数、设备参数、生产数据等用动态彩色画面显示出来。提供数据处理和故障的声、光报警，打印各类实时报表，以及数据历史变化趋势曲线，提供充分方便的人机界面，起到了集中管理的功能。并可通过鼠标或键盘下达各种调试指令和设定各工艺参数。在彩色显示器上动态实时显示相关工艺流程、各主要工艺设备运行状态、工艺参数，使生产管理人员掌握当前生产运行情况

8.2系统控制方式 

当控制室监控设备发生故障，不影响现场设备的运行，操作人员可通过各现场PLC站按预先设置的运行模式来监控设备的运行。

当现场PLC站发生故障时，可通过就地控制级上的“就地/遥控”选择开关切换实现就地手动操作。 

当厂级数据通讯网络出现故障时，各现场PLC站可独立完成本站的监控任务，使现场设备仍能正常运行。

河南泰豪机电设备有限公司设计的内蒙自动化中控系统连续运行10年，得到客户满意认可。