广州某大型水泥厂自动控制项目

    1项目概况
    广州某大型水泥厂环保迁建工程是广东省和广州市重点工程,也是国家水泥工业”十五”规划项目,该项目由德国某知名水泥有限公司与各著名投资公司共同投资兴建,项目规模为日产6000吨熟料,年产227万吨波特兰水泥生产线。
    该工程采用国际先进,成熟的工艺技术及设备,具有国际先进的自动化控制水平。该DCS系统是目前国内水泥行业中最大的DCS系统，I/O点数超过17000多点。系统采用了西门子公司的PCS7+CEMAT解决方案。控制系统采用西门子过程控制系统PCS7，其中现场控制站为14台AS 417-4，上位监控层配备1台工程师站，3对冗余服务器，5台客户级操作员站。它具有优越的性能,有灵活的模块化结构和高度的性能裕量,是一个用于制造工业和过程工业系统解决方案的自动化平台，具有稳定可靠的软件运行环境。
    项目的建设按照国际咨询工程师联合会（FIDIC）交钥匙工程总承包的要求进行。总承包商是某大型建设有限公司。SIAS作为DCS系统工程分包商，向该工程提供先进的控制系统和完善的工程服务。

    2为什么客户选择PCS7+CEMAT
    SIMATIC PCS7+CEMAT 全集成自动化解决方案是西门子特别针对水泥行业特殊要求的自动化解决方案。
    SIMATIC PCS7作为一种统一、无缝集成的过程控制系统，是西门子TIA全集成自动化的核心部分。这种创新的过程控制系统，采用统一的数据管理、统一的编程组态平台、统一的通讯规范和灵活的结构配置，可轻松实现从虚拟到现实的系统集成。
    CEMAT是西门子利用其在水泥行业35多年的经验，在西门子主流的过程控制系统SIMATIC PCS 7的基础上，专门为水泥厂而设计的控制系统。它融合了SIMATIC PCS 7的所有特点和功能，并且从长远考虑了工厂操作，故障诊断，这包括功能块以及水泥厂所要求的互锁。它为水泥行业提供了先进的、长远的和经济的解决方案，已经得到水泥界的广泛认可，用户数量持续增长。
    CEMAT的亮点：
    • 预置的CEMAT模块使工程简易而快捷
    • 根据水泥行业的特定要求定制了典型的软件，且已被验证切实可行
    • 工程师编程中严格的向导连接，避免了软件的衔接工作
    • CEMAT模块间标准的界面，极大地降低了编程的出错率
    • 高质量的用户软件能使用户更快的将系统投用
    • 带有注释的标准操作面板，使操作员操作更加简便
    • 详细且具有高度正确率的错误注释加快了查错速度
    • 详细的起始状态报告可使驱动器或组件不会无原由的启动
    3SIAS 服务范围
    3.1 系统设备
    SIAS 向该工程提供PCS7 V6.0 + CEMAT V6.0的过程控制系统的软件和硬件平台。有14台AS417，6台冗余服务器，5台操作员客户机，1台工程师站，130ET200M远程站，以及网络设备，打印设备，控制机柜，操作台等。
    3.2 工程服务
    SIAS负责该工程的系统设计，程序编制，系统安装指导，系统现场恢复，系统功能调试等内容。而且工程全程都有经验丰富的项目经理进行专业的项目管理，以及质量控制部门按照ISO9001体系要求执行严格的质量控制。
    3.3 系统培训
    同时SIAS向总包商和最终业主提供全面的系统培训，包括PCS7过程控制系统标准培训，CEMAT专家培训，现场操作和维护培训。共有16名工程师参加了该培训，培训结束后都能独立地进行编程组态和系统维护。
    3.4 系统集成
    SIAS负责将系统硬件按照现场分布的情况安装集成在若干个控制机柜中，共有3个计算机服务器机柜，7个现场控制器机柜，13个远程IO站机柜。
    3.5 工程资料
    按照ISO9001体系要求和合同规定，SIAS向总包商提供一系列的工程资料，包括但不限于，
 控制系统产品资料
 系统安装资料
 IO清单
 工厂验收报告（FAT）
 功能连锁图
 机柜布置图
 机柜接线图
 系统操作手册
 系统维护手册
 现场验收报告(SAT)

    4控制系统架构
    该项目控制系统结构如图（系统结构图）所示，它的主要特点如下：
    A.采用三层网络结构：操作终端网（普通办公室以太网10/100Mbps）、设备主干网（高速冗余光纤工业以太网10/100Mbps）和现场总线（PROFIBUS-DP 12Mbps）。通过三层网络实现监控系统、控制器、工程师站和现场设备的连接。
    B.监控系统采用服务器/客户机结构，按工艺段设置3对服务器，5台客户机。3对服务器设置为冗余结构，当一台服务器故障时，客户机可以自动登录到另外一台服务器上。当故障的服务器修复后重新投入时，有关的历史数据可以自动更新到新投入的服务器中。这样就可以保证在任意一台服务器中时刻都可以保存着完整的整个系统的数据。在一个系统中最多可以有12对互相冗余的服务器、每对服务器最多32台操作员终端。
    C.控制器采用AS 417-4 现场控制器，拥有4M内存，4M存储卡，单条指令处理时间仅为0.1微妙。控制器通过工业以太网和监控系统连接，通过PROFIBUS现场总线和远程I/O站及其他现场设备连接。
    D.现场设备采用现场总线连接，大大节省了电缆和人工的费用。现场总线采用作为IEC1158规范之一的PROFIBUS。能够作为现场设备连接到PROFIBUS的既可以是I/O站又可以变频器、变送器、调节阀等。
    E.工程师站负责整个系统的组态、编程。系统的组态与编程语言工具主要为符合IEC标准的CFC和SFC。CEMAT已经为系统创建了各种设备控制模块和特殊模块，只需要以图形化界面连线填表方式完成整个系统的编程工作。同时保留了方便快捷的梯形图和语句表的编程方式。在正常运行时，工程师站可以作为操作站运行。同时系统具有强大的在线修改能力，不需停机就可以对系统进行多方面多层次的修改。
    F.PCS7最突出的功能之一在于同时具有强大的逻辑控制功能和模拟调节功能，可以对全厂各种电气设备进行全面控制。
    5监控操作界面
    监控界面图形树
    根据工艺要求和操作便捷的要求，我们在监控系统中设置8个1级画面对应于8个不同的工艺段。每个1级画面下设置若干个分画面。在监控系统的窗口上方的图形树区域8个1级画面的按钮始终存在，确保在任何工艺段画面都可以直接点击进入任意工艺段的画面。在图形树区域和最上方的实时报警区域都可以实时监控到系统的任何报警。
    见图（水泥厂图形树）
 

    6机柜布置
    在该项目中SIAS共提供三种机柜，服务器机柜，控制器机柜，远程I/O机柜。每个服务器机柜放置两台操作服务器和网络设备；控制器机柜放置2套AS417自动控制站和网络设备；远程I/O机柜放置若干个ET200M远程I/O站，网络设备和相应数量的继电器和端子。精心设计的机柜布局可以使系统操作和维护更加方便快捷，以及更加美观。