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过程控制对于提高能效的重要性 ——施耐德在化工业的应用
qinfendushulang 发表于 2014/1/2 19:03:24 3629 查看 35 回复 [上一主题] [下一主题]
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过程控制通常是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制，它是工业自动化技术的重要分支。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。
作为全球能效管理专家施耐德电气为100多个国家的能源及基础设施、工业、数据中心及网络、楼宇和住宅市场提供整体解决方案，其中在能源与基础设施、工业过程控制、楼宇自动化和数据中心与网络等市场处于世界领先地位，在住宅应用领域也拥有强大的市场能力。公司致力于为客户提供安全、可靠、高效的能源施耐德Quantum DCS系统被成功的运用于某公司干法水泥中。
近年来，我国水泥工业正处于技术结构和产品结构调整时期，根据国家产业结构调整政策，促使国内水泥工业尤其是带预分解窑的新型干法技术工艺得到了快速发展。
某水泥分公司在综合考虑了各种因素后，最终确定采用性价比较高的法国施耐德QuantumDCS系统。通过选用Quantum和Momentum之间的通讯组合，对全厂所有设备进行了安全可靠的电气自动化控制，得到了很好的效果。
一、水泥生产工艺流程：
石灰石、砂岩、铁粉、粉煤灰均化后按一定比例配料混合，经生料立磨粉碎研磨制成生料粉。生料粉经过均化送至预热器，再经五级悬浮预热器进行预热，并投入分解炉进行窑外预分解，同时原煤经过粉磨制得的煤粉送至窑头煅烧和分解炉进行无焰燃烧。预热后的料粉进入回转窑高温煅烧，烧成熟料，高温的熟料块再经过蓖冷机进行冷却和破碎，然后均化储存水泥熟料。水泥熟料加入石膏、混合材、粉煤灰再按一定比例配料混合，经水泥磨粉磨制成不同标号的水泥成品，最后水泥成品经袋装和散装向外发售。完成整个生产工艺流程。
二、Quantum集散控制系统简介：
根据新型干法水泥的生产工艺流程状况，电气拖动设备运行，设备按工艺布局和连锁步骤完成从原料配料、原料粉磨、生料煅烧、煤粉制备、熟料储存、水泥粉磨、水泥包装等整个生产过程。该系统使设备保持在最大效率情况下运转，电气设备的安全和可靠对整个生产流程起到十分重要的作用。
随着时代的发展，计算机网络在工业控制中得到了广泛应用。尤其Ethernet网络更是独领风骚，Windows 2000 Workstation和Windows 2000 Server内置的Ethernet协议运行稳定可靠，速度快。MonitorPro 的分布式数据库结构充分发挥了网络的优点，在Ethernet网络上实现数据库共享，数据交换能力强，实时性好，MonitorPro 的SQL/ODBC/OPC关系数据库连接功能为实现工厂自动化提供了很好的解决方案，在国内外得到广泛应用。本方案采用光纤作为介质，通讯速率达100M/s。系统计算机通过以太网通讯，将四个现场站的状态和过程信息数据，在各控制室上位计算机上进行工艺图形显示，以实现整个生产工艺环节的集中监控。实现整个系统的数据共享。所有到现场站的网络均为双网冗余。
Modicon TSX Quantum PLC自动化系列产品是施耐德公司最新研究的成果，专门为适应过程控制需要而开发的产品。Modicon Quantum主机的逻辑是由在工业现场的输入、输出模块来实现的，I/O模块是经I/O总线链接到主机，形成一个完整的控制系统，Momentum模板是电气信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、电动执行器等信号转换成CPU能够处理的信号和格式。所有与总线相连的I/O模板都经过光电隔离，确保模块和通讯的安全和无故障运行。
在中央控制室内设置交换机和光电转换设备，采用Ethernet协议可实现与现场站、生料质量控制系统、生产管理系统（MIS）及其它系统的通讯。DCS系统和配料秤、变频器的通讯采用硬接线或者Mb+通讯方式。
该系统可以组成较复杂的本地I/O站，远程I/O站，分布式I/O站。控制的输入输出信号通过各种I/O模板连接实现，各种I/O模板把现场采集的模拟量信号和数字量信号传送到处理器的CPU内，进行信息处理和运算，通过网络交换机把光缆信息传输至中央控制室供操作员操作，同时操作员把各种工艺要求命令通过光缆传输发送给处理器，控制现场设备的运行和参数自动调整。
该系统具有编程、组态、监控、操作控制工艺过程及要求等，配置Concept 2.5编程软件和Monitor Pro 7.0上位机图形监控软件，可对各个现场控制站进行软件编程，在线、离线调试，修改等功能。中控室通过软硬件平台，控制整个生产工艺过程。显示生产工艺流程和相应的工艺动态参数的实时变化趋势、历史数据及记录；显示各种报警状态并发出声光闪烁，打印画面上各种实时参数、报警记录等；对现场控制站的各种主机、辅机设备按照所编制的程序控制顺序起停等。现场控制通过软硬件技术，利用Quantum CPU处理整个模块所采集到的现场的各种信息，包括各种设备运行状况和各种压力、温度、流量、料位、阀门开度、主机的运行电流值等信号。各种实时参数利用通讯模块在本站和其它站之间相互通讯，传输到中央控制室。
三、Quantum集散控制系统功能：
Modicon TSX Quantum PLC采用Intel奔腾处理器，无论是逻辑控制、顺序控制、时序控制、过程控制、数学运算、PID调节指令，处理速度均高达0.09ms/k。系统模板所有通道都相互隔离，所有模板都可带电插拔，系统运行可靠性很强。
每个Quantum CPU均可与Modbus和Modbus+节口想匹配，组成QuantumCPU+Momentum模块化系统。CPU模板内部存储器可用于存放用户指令，控制信号的输入或输出通过各种I/O模板实现。本地I/O最多支持32个模板，远程I/O最多支持31个分站，一台主机可带三个分布式I/O网络，189个节点。本地、远程分布式背板都可电源冗余。安装节点超过100000个。
用于工业控制的局域网络，通讯距离电缆500米，使用中继器2000米，光缆12000米。100/1000M高速光缆连接，支持多种网络标准，Modibus Plus、Interbus-S、Profibus DP。使用工业标准TCP/IP协议。采用屏蔽双绞线易于安装和拆卸。
四、Quantum集散控制系统配置：
Quantum集散控制系统选用施耐德公司Quantum系列控制器，整个系统主干网采用Modibus Plus局域网，其主干网采用光缆作为介质，环形结构，具有冗余功能，当环路一个节点断开时系统能自检故障，并正常运行，不影响其它站之间的通讯。增强了系统的抗干扰能力，避免了高压设备及功率变频设备，通讯设备等可能造成的信号干扰。整个网络系统结构简单，可靠，硬件维护非常方便。
本系统采取窑头和窑尾通过光纤同时进中央控制室，一主一备，一旦任一路通讯出现问题，系统会自动切换，光纤环网的好处是在系统任何一个控制站都能通过移动工程师站来访问其它的站点。
系统包括三个部分，即中央控制室、现场控制站和现场仪表。该DCS系统由工程师站，操作员站，通讯服务器以及光电转换等设备组成，利用光缆把各个现场站组成环网，各个现场站之间相互备用，数据共享，大大提高了系统的可靠性和稳定性。现场采集的信号由窑尾站和窑头站同时进入中央控制室软件平台，一主一备。提高了系统稳定性。中控室设置交换机和光纤转换设备，采用Ethernet协议可实现与现场各站进行通讯，还可把生料质量控制，生产管理系统及其它系统之间进行通讯。
该系统能满足经营管理者随时了解生产运行情况，并打印各种报表；供生产部门统计每月产量、功耗、能耗以及成本利润等进行核算；借助MIS工厂管理系统所建立的网络平台，可登陆Internet局域网浏览信息；供质量管理部门随时监控各个质量参数的变化，及时调整参数的配比方案，达到优质高效地指导生产和经营；供应部了解设备损耗情况，能快速掌握易损件的备品备件情况，保障生产可靠运行；通过网络通讯设备可供动力车间监控总降压站（无人值守）各配电柜安全情况以及35KV两段进线、母联、变压器、电容器、电动机保护监控、电量管理等情况；供中央控制室操作员根据现场设备状况启停设备，对DCS系统采集的各种模拟量信息经过科学地分析，及时了解相关参数趋势，历史数据，和报警纪录等，汇总出各种报表，上报质量控制组，用于调整各种最佳参数方案，科学生产；工程师站可通过Concept 2.5编程软件和Monitor Pro 7.0开发版软件对各个组态画面进行编程、修改、调试、监控等，维护整个系统的可靠运行，同时利用监控后台可帮助电气维修工进行疑难故障排除等。
本系统共设四个操作员站，均配制WIN2000 Workstation操作系统和Monitor Pro 上位图形监控软件，各操作站互为备用。上位机选用DELL原装计算机（PⅢ2.2G，80G硬盘），彩色画面，形象逼真，显示直观，操作方便。服务器采用SCSI服务结构，大硬盘存储载体，负责和现场站通讯管理。另外配置一台报警打印机各种操作利用鼠标控制生产设备，配合键盘修改工艺参数值。
每个现场控制站均包括CPU主机电源，I/O模块，通讯模块，光纤收发器，以太网通讯卡等。各现场控制站分别对各站电机、控制回路、执行机构、压力/差压变送器、温度变送器、流量变送器、料位计、分析仪器等实现调节控制和监控。同时依靠先进的网络通讯功能，来完成整个工艺生产过程。
DCS系统中央控制室、每个现场控制站均设有3VA，2小时在线UPS电源，保证整个网络的畅通和现场一些重要设备的参数能够传输至操作员，提高了DCS自动控制系统安全可靠性。
工厂内部的所有信息传输都通过Schneider公司创建的Quantum DCS系统运作的游刃有余。因此说，我们选择Schneider公司的产品，就是选择了它的系统的安全性和可靠性，就是选择了源源不断的效益和高额的利润。
高配制的网络系统以及功能完善的Quantum DCS系统，为企业营造了快速稳定的智能控制系统。因此说，Quantum DCS系统在3000T/D熟料水泥生产线的应用是成功的。
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nice_fanfan | 当前状态：在线
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nice_fanfan 发表于 2014/1/7 10:13:51
2楼 回复本楼有够全面，详细！
引用 nice_fanfan 2014/1/7 10:13:51 发表于2楼的内容
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iajia140106 | 当前状态：在线
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iajia140106 发表于 2014/1/7 10:16:02
3楼 回复本楼这款解决方案中，过程控制系统能一并解决能效、生产率和柔性问题兼具PLC和DCS的优点。
引用 iajia140106 2014/1/7 10:16:02 发表于3楼的内容
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引用 lillian 2014/1/7 11:02:13 发表于4楼的内容
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skysmile 发表于 2014/1/7 11:05:30
5楼 回复本楼传统的PLC和Scada的优点和优势包括开放、灵活，简单实用，但对系统集成管控有所欠缺。而传统DCS，它的优点是单一的数据库，集成性非常好，但开放性不足，与一些电气系统、设备，比如能源管理方面的系统集成做得不是特别好，另外，在执行层面上稍微比较复杂一点。现在的DCS或PLC架构都在不断进步，而PES就是把这两者相关的优点优势完全整合到了一起。PES开放、灵活、易于执行，同时又兼顾DCS的集成性，全局数据变量、全局行业库等等，同时把过程控制和能源管理紧密的联系在一起。~~~
引用 skysmile 2014/1/7 11:05:30 发表于5楼的内容
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引用 victory 2014/1/7 11:09:28 发表于6楼的内容
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引用 xieyong 2014/1/7 11:21:23 发表于7楼的内容
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引用 lxj131125 2014/1/7 17:31:08 发表于8楼的内容
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qinfendushulang 发表于 2014/1/7 18:02:32
9楼 回复本楼施耐德的产品分布还挺广的，用过的同学应该很多。
引用 qinfendushulang 2014/1/7 18:02:32 发表于9楼的内容
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引用 lillian 2014/1/9 9:14:40 发表于10楼的内容
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引用 victory 2014/1/9 9:23:34 发表于11楼的内容