分散控制系統(tǒng)（DCS）是計算機、自動控制技術及網絡通訊技術的綜合產物。它基于控制分散、危險分散、操作和管理集中的設計思想，采用多層分級、合作自治的結構形式，適應了現代化生產和企業(yè)管理的要求。由于DCS融人了最新的現場總線、嵌入式軟件、先進控制、報表技術、CRT以及網絡技術等，使得其能夠整體解決小至一臺大型設備、大至一個現代化工廠整個生產過程的全方位控制，并為工廠全程信息化管理提供基礎平臺。 我廠的DCS控制系統(tǒng)采用的是具有世界先進水平的SIEMENS公司的產品SIMATIC PCS7+CEMAT系統(tǒng)。自從系統(tǒng)調試到正常使用近兩年的時間，DCS系統(tǒng)運行不但非常正常，而且大大提高了生產效率。但我們認為作為公司技術人員僅僅維護好DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定是不夠的，而是要不斷的提高和改進，深挖這套系統(tǒng)、結合我廠的實際情況充分開發(fā)利用它的強大功能，使之能最大限度的為企業(yè)所用。 提高DCS控制系統(tǒng)的運轉率 在正常的生產中，根據生產的要求，為進一步優(yōu)化操作，需要在控制系統(tǒng)中增加相當一部分控制點。但是在增加的過程中發(fā)現，原配置的硬件的負荷率已經達到96%，在這樣的情況下，系統(tǒng)不僅常常出現死機，當高到90%以上的時候，嚴重時系統(tǒng)容易崩潰，這樣會對現場設備的運行出現很大的威脅。 通過對現有情況的實地考察和詳細分析，對CPU的一系列運行參數進檢查發(fā)現，系統(tǒng)中主要存在以下幾個問題：硬件本身容量不夠，監(jiān)視數據相對過多，地址點數相對過多，地址配置參數需調整，CUP參數設置不當。 　　現場的實際檢查發(fā)現，CPU負荷比較大的站，都是所配置的CPU比較小的站，比如煤磨現場站，原料處理現場站，但是如果拆去配置低的設備，重新購買更高一級的設備，方法當然可以行得通，并且也比較簡單，但是費用比較高，需要發(fā)費的資金太多，不是最好的方法，不到萬不得已我們不建議采用此種方法。CPU負荷高，主要員因是因為其本身的能力相對不高，但是要求其處理的信息量相對較大引起的，從這個角度考慮我們想辦法，減少CPU的處理信息量，把不必要的一些信息，或者不是很重要的信息給取消掉。 　　地址點也就是絕對地址和相對地址的總和，其中的絕對地址是無法再進一步縮減的，因為這些都是中控時所必須用到的數據信息，相對地址也是中間變量或者是過程變量，這些信息中有相當一部分根據不同的要求是可有可無的，所以可以根據我們現有的不同情況進行整理或縮減。 　　對每一個發(fā)現的問題都解決以后，整個DCS控制系統(tǒng)的運行狀況發(fā)生了質的提高。在實際的控制中，充分發(fā)揮出我廠全自動控制的能力。該自投入運行以來沒有出現過故障，完全保證了操作人員的順利操作，和設備的穩(wěn)定運行。為公司不僅節(jié)省了幾十萬元的硬件投資，同時使整個全自動化系統(tǒng)的運轉負荷更加合理化，穩(wěn)定性更強，使整個DCS系統(tǒng)的全年故障率為零。達到了預期的目的，取得了顯著經濟效益。 　　利用PCS控制軟件編制實時管理系統(tǒng)中的信息 　　西門子PCS7控制系統(tǒng)的主要功能是電設備的順序邏輯控制、過程參數的檢測、顯示、回路自動調節(jié)等，以及操作員在中央控制室內對所控制的生產車間進行管理和操作。 　　在我公司的工業(yè)自動控制系統(tǒng)運行一直很平穩(wěn)的情況下，同時和利時的實時信息管理系統(tǒng)在正常運行半年來，基本上滿足了我公司信息管理化的要求。在這種大的形勢下，公司領導為了進一步加強我公司重要生產設備的運轉情況的透明度，為進一步督促和強化各個重要生產崗位人員的責任心，同時也為了給外來領導和外企業(yè)的管理人員增加對我公司核心設備運轉質量的了解程度更高，我公司領導要求在信息管理系統(tǒng)中把我廠的核心設備的具體運行情況另做一個信息管理報表，該表的主要內容是紀錄并顯示要在喂料運行正常情況下：①窯當前連續(xù)運轉時間，②窯上次連續(xù)運轉時間，③歷史上窯最長連續(xù)運轉時間。為了在信息系統(tǒng)中實現生成這一管理信息的功能，我開始設計了兩個方案。第一個方案為直接利用實時信息管理系統(tǒng)的數據庫，依據庫內的窯喂料量這一變量生成相應的報表上所要生成的時間紀錄數據。第二個方案為利用我們工業(yè)自動控制系統(tǒng)的軟件，在我們的大的控制系統(tǒng)中利用系統(tǒng)的開放性和大容量的數據庫的特點，用自己熟悉的編程語言生成該管理報表，所需要的時間記錄管理數據，然后把生成的這些數據放到我們大的數據庫中，最后再給實時信息管理系統(tǒng)所調用。通過對和利時信息的數據軟件的分析研究發(fā)現該軟件在借用外部數據而再做程序時有一定的局限性，同時我們通過向和利時公司的專家請教，該公司專家說我公司的信息管理系統(tǒng)沒有這個功能，因此我們所想的第一個方案就走不通到此為止。我們就只能選擇第二個方案，而本來這個工作應由我們的信息管理軟件生成為最佳，但如今要在工業(yè)自動控制的軟件中實現信息管理軟件的功能確實有很大的難度，但為了實現這一功能我們又必須靜下心來進一步研究工業(yè)控制軟件的特點，來生成我們所需要的程序。經過認真的分析和大量的實驗和研究，我們用了不到十天的時間研究和編寫了一段程序。同時把程序生成的重要數據傳到了工業(yè)控制的大的數據庫中，以便我們的信息管理系統(tǒng)用。 　　該軟件已運行至今，運行一直很穩(wěn)定，出現錯誤率為零，滿足了我公司信息管理的需要，達到了公司領導的滿意。 　　中央控制室系統(tǒng)現場站硬件配置的改造 　　中央控制室系統(tǒng)現場站，是我廠工業(yè)控制系統(tǒng)的心臟，而中央控制室就好比我們的一個大腦，為了更一步增強我們心臟的功能，我們通過認真研究后，對我廠的煤磨現場站和窯頭現場站進行了改造。 　　根據生產的實際需要，由于設計院剛開始設計的冗余量的局限性，在實際的工作中，我們需要在煤磨電力室的現場控制柜中再加一個DI模塊，以滿足改進生產的需要，同時在窯頭的中央控制系統(tǒng)的現場站也需要加一個DI模塊。 　　由于中央控制系統(tǒng)的現場站的控制柜內配線很復雜，而為了滿足生產優(yōu)化的需要，我們必須對柜子的前后模塊和接線進行重新配線和校線，為了達到這一目的，我們主要采用了以下幾步： 　　1、 檢查各個中央控制現場站的控制柜內的當前硬件配置和接線情況。 　　2、 找準要加硬件的位置。 　　3、 對硬件模塊進行配線，并安裝到所選擇的ET200M的主板上。 　　4、 對柜后端子進行接線，并校線。 　　5、 在工程師站對各個站進行硬件增加、組態(tài)。 　　6、 定義每個全局變量地址、符號，編輯下裝到各個中央控制的現場站。 　　如今各個現場站運行正常，所新增加的模塊運行正常，所控制的設備沒有出現過誤動作，運行正常。 　　充分利用現有資源，及時實現兩DCS控制系統(tǒng)通訊 　　在十月下旬，我公司的余熱發(fā)電廠電器設備安裝已接近尾聲，余熱電廠DCS控制系統(tǒng)和水泥熟料DCS控制系統(tǒng)的通訊對接已成為必須及時解決的問題。與此同時，水泥熟料生產線進入了為期7天的檢修時間，為了利用這個有利時機，我們準備在此期間實現兩系統(tǒng)的通訊問題。 　　26號，我們和電廠的有關領導人員以及安裝公司人員一起對兩系統(tǒng)要對接的問題在一起進行了認真地分析和探討，最后根據水泥熟料生產線的要求和余熱電廠生產線的需要，我們確定，在窯頭的兩個電動閥，鍋爐的入口閥由熟料生產線控制，出口閥由余熱電廠生產線控制，窯尾的鍋爐入口閥由熟料生產線控制，出口閥由余熱電廠控制，大斜閥門有熟料生產線控制，同時各個閥門的電源由余熱電廠提供，個個閥門的開度在余熱電廠都能夠及時準確地顯示出來。為了實現這些功能，我們通過認真地思考，研究決定選用一種一進兩出的通訊模塊來實現。但是到我們庫房發(fā)現我們沒有這種的通訊模塊，要購買本產品，不僅需要大量的資金，而且要等很長時間才能買到該種產品。為了在熟料生產線檢修期間實現通訊，不給熟料生產線造成因兩系統(tǒng)對接而影響其正常生產，我們決定在考慮別的解決問題的方法。最后研究決定用現有的設備，在熟料生產線的DCS控制系統(tǒng)中開發(fā)新的軟件的方法來實現這些設備的通訊。 　　為了實現這個目的，我們首先對我們公司的孰料生產線的自動控制系統(tǒng)進行的程序進行了深入地研究，然后根據DCS控制系統(tǒng)現有的功能進行程序開發(fā)，程序開發(fā)出來以后，為了安全起見，我們首先在軟件里面開發(fā)了一套軟件，進行模擬試驗，通過一系列的修改之后，模擬軟件通訊成功。然后，進行了現場設備的安裝和硬件架設，把所作的程序下裝到現場中央控制器，連接現場各個相應的設備和兩系統(tǒng)的通訊電纜，進行兩系統(tǒng)的通訊。現場控制設備運行正常，兩系統(tǒng)能夠及時準確的通訊。熟料生產線對各個閥門的操作情況能夠準確無誤的在余熱電廠的中央控制系統(tǒng)的控制室的操作臺上顯現。這樣，實現了熟料生產控制和余熱電廠控制兩系統(tǒng)的通訊，滿足了兩個生產線的要求。 　　余熱電廠DCS控制系統(tǒng)和水泥熟料DCS控制系統(tǒng)在沒有具備所有硬件設備的條件下，我們通過用現有的備品備件和軟件資源，實現了兩系統(tǒng)成功通訊，這不僅給余熱電廠的投入運行做好了準備，同時減少了熟料生產線因余熱發(fā)電的并入而停車次數，同時也為公司購買一進兩出的模塊節(jié)省了不少資金。 　　SIEMENS和ROSEMENT儀表同總線同時使用 　　我公司的第一條5000t/d新型干法熟料生產線，主要控制點配用了西門子和羅茨蒙特現場總線儀表，這兩種具有不同內在核心技術的產品在同一條總線上的應用結合，取了良好的應用效果。 　　現場總線（Feildbus）技術是在傳統(tǒng)的最底層的現場控制設備和測量儀表的內部裝置入數字計算和通訊能力，以簡單的雙絞線等連接總線與標準總線設備接口連接，能夠將多個直接鋪設在生產現場的各類設備和儀表，如閥門定位器，液位計，壓力/壓差/溫度變送器，分析儀，流量計液位計、I/O模塊等連接成生產過程監(jiān)測控制現場網絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)又與上層的高速通訊線路連接成安公開規(guī)范的通訊協議（PROFIBUS DP總線通訊協議）運行的分布式控制系統(tǒng)，以完成實現現場的多個微機化測量控制設備間，儀表與遠程控制間數據采集，傳輸以及對設備的控制和管理，完成實際需要的多種自動化控制。 　　PRFIBUS是符合德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線標準。我公司使用了新加坡生產的采用PROFIBUS PA總線標準制造的Rosemount的壓力儀表和溫度儀表。壓力儀表為3051型的，溫度儀表位3244型的。同時也使用了西門子公司生產的溫度，壓力儀表作為備件。在生產過程中，由于現場出現跑料情況，我公司現已經用到5塊西門子總線儀表，三個溫度，兩個壓力總線儀表。其中壓力儀表的型號為SITRANS P DSIII，溫度儀表的型號為SITRANS T3K PA 。 　　為了確定羅茨蒙特儀表是否能夠在該生產線上應用，我們開始先作了在別的水泥生產公司的現場總線上試用，使用效果良好，這初步證明該種總線儀表可以在PROFIBUS通訊協議上實現通訊。既然羅茨蒙特總線儀表是按照PROFIBUS PA 通訊標準生產的總線儀表，我們可以推測，該種儀表應該在PCS7 過程控制系統(tǒng)中的現場總線儀表組態(tài)可以實現，并且可以通訊，也就是說，西門子的過程控制系統(tǒng)應該也支持羅茨蒙特現場總線儀表。為了證明這個推測，我們又在北京西門子總部的實驗室請西門子的專家作了具體的實驗，結論是肯定的。由于當時條件的限制，只做到PCS7 控制系統(tǒng)可以控制羅茨蒙特儀表，但是具體到每個地址的設置和參數設置，由于國內還沒有運用過的例子，而且不同的公司生產的儀表的參數設置又各不相同，我們也只有自己研究。 　　我公司DCS系統(tǒng)上位機采用Siemens PCS7控制軟件，總線儀表編程組態(tài)用的為西門子的PDM軟件和GSD文件。按照試驗方法，對總線儀表進行相應的軟件配置和組態(tài)后，在上位機中找不到現場儀表。經分析發(fā)現，ABB和Siemens等廠家的PA儀表在出廠時默認的總線地址均為126，而我們用的Rosemount PA儀表的出廠默認地址也為126位，現場所有儀表地址設定相同，所以系統(tǒng)不能識別出每一塊總線儀表。我們用的解決的方法是在DCS現場柜DP/PA總線與總線儀表連接前，用PC機和一塊CP5511卡將Rosemount PA儀表的地址逐個進行設置成唯一的地址，也就是使在同一條總線上的儀表的每一個表的地址唯一，然后再連接系統(tǒng)，采用GSD文件對每一塊儀表的具體參數進行詳細得設置。 　　硬件組態(tài)方法和Rosemount儀表的相同，這里就不再重復。其地址設置方法是這樣的，由于我公司用的西門子儀表是一個運行正常以后，在下掛的下一個儀表，所以在硬件組態(tài)好以后，由于現場只有一塊儀表的地址為126，所以可以在上位機中找到這塊儀表，找到儀表后我們可以根據自己的需要進行地址更改。符號表的編輯是這樣的，在組態(tài)好的硬件上單擊要設置變量的儀表圖，在屏幕的下方就會顯示該塊儀表的符號設置表，右鍵單擊符號表里的第一行，在彈出的對話框中選中符號編輯選項，顯示出符號編輯畫面，在該表的第一行就是要定義的符號的位置，這里根據自己的需要進行變量定義即可。定義好的符號編譯保存后，就可以在上位機中使用該變量進行編輯使用。 　　現在這兩種總線儀表在我廠的同一條PA中線上已經運行一年多的時間，兩種儀表運行都一直很穩(wěn)定，沒有出現過故障問題。 　　從我公司的運運情況我們可以看到，西門子的過程控制系統(tǒng)的開放性和兼容性是多么的強大，只要是符合通訊標準的設備在西門子的PCS7控制系統(tǒng)中都可以放心的使用。這一點充分顯示了PCS7控制系統(tǒng)功能的功能是如何的優(yōu)越。 　　這種應用研究解決了Siemens的PCS7控制系統(tǒng)與Rosemount現場總線PA儀表的兼容性矛盾，使得整套控制系統(tǒng)按時順利地實現生產運行。二年多的生產應用證明，我廠的所有Rosemount、Siemens現場總線溫度和壓力儀表工作穩(wěn)定，所檢測數據可靠，使用狀況良好。　 　　煤磨液壓站改為DCS控制 　　我廠的第一條熟料孰料生產線上的煤磨的液壓站的控制，開始合肥設計院設計的為手動控制。在正常的生產過程中，手動控制也基本上能過滿足生產的要求，但是煤磨的其不足是在正常的生產時，在液壓站必須有一個專門的工人根據生產的實際需要抬輥和落輥，自動化程度很低，同時最重要的是當煤磨內出現異常情況時，比如當煤磨內出現震動異常時，中空操作員就需要現場崗位工人及時抬起磨輥，以避免對磨的更大傷害，但由于人為因素的高度局限性，不可能工人無論何時都站在控制盤旁隨時準備調節(jié)液壓系統(tǒng)，因此在這種情況下，默記就會在振動過大而引起跳停。但是磨機是一個很大的設備，設備多次出現震動過大跳停的時候對整個磨的損害是很大的。 　　為了克服以上的弊端，我公司的領導人員，決定在煤磨的液壓站增加一個自動控制的液壓控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)和手動的控制系統(tǒng)連接在一起，互為備用。 　　在自動液壓站控制系統(tǒng)中，主要設備有一個油站主電機，一個總閥，1號閥，2號閥，換向閥，卸荷閥。在油路控制中，我們要實現的功能是： 　　1. 根據生產需要調解磨輥壓力，我們通過研究為了實現調節(jié)壓力，在控制系統(tǒng)的局限性的情況下，只有通過調節(jié)比例閥。 　　2. 預調，首先，把磨輥落到磨盤上，開油站主電機，當壓力大到設定值時，停止主油站電機即可。 　　3. 落輥，所有的設備都不運行，磨輥靠自重落到磨盤上。 　　4. 抬輥，潤滑泵運行，換向閥、卸荷閥得電，當磨輥抬到上限為時，泵停止運行，換向閥、卸荷閥失電，同時在抬輥時，壓力要設定到合適的值。 　　所有以上功能都已經在我們的大的中央控制系統(tǒng)中實現，為了實現這些功能，我在我們的控制系統(tǒng)中作了幾個設備的控制方案，通過多次的試驗的不斷的修改，最后，完全實現了煤磨液壓站的自動控制，提高了該系統(tǒng)的自動化程度。 　　該自動控制系統(tǒng)的成功投入運行不僅提高了煤磨控制系統(tǒng)的自動化程度，減少了崗位的勞動強度，同時也對我公司的煤磨設備起到了很好的保護作用。該系統(tǒng)自投入運行以來，運行一直很穩(wěn)定。 　　SIMATIC PCS7+CEMAT系統(tǒng)在熟料生產線投運以來，我們克服缺少可借鑒技術經驗，給項目實施過程中帶來的困難，不斷的實踐摸索，改進和優(yōu)化了設計，深挖系統(tǒng)功能，嘗試著和其它國產DCS系統(tǒng)的對接，目前系統(tǒng)運行效果良好，控制準確可靠，操作簡單，維護方便。達到節(jié)能、增效和環(huán)保的目的，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經濟效益和社會效益；同時，對同行業(yè)其它水泥企業(yè)具有一定的參考價值。