硬件配置 系統主要是由三部分組成,兩臺管理命令系統(MCS),兩臺工程師工作站(EWS)和五個過程控制單元(PCU),它們之間通過冗余的廠環環路連接起來,其系統組成如附圖所示。 

DCS系統組成圖

　　1.1 管理命令系統(MCS) 中控室配備二臺熱冗余MCS操作站,每臺MCS帶有硬盤、軟驅、二塊CPU卡、一塊磁盤服務器(DSV)、一塊串行口卡、三塊圖形卡、三塊存貯器卡及三臺CRT和鍵盤。這樣二臺MCS就有6個CRT和鍵盤提供給操作員作為人機界面,構成N-90集散控制系統的操作監控級,操作員通過鍵盤操作對過程控制單元進行操作,來完成對現場設備的開停,參數的調整及對全廠工況的監控。 

　　1.2 工程師工作站 工程師工作站由PC機與計算機接口單元(CIU)組成,作為工程師與N-90控制系統通訊的工具,主要完成組態程序設計、畫面圖形制作及對過程控制單元的主模件進行程序下裝、修改、上收等管理功能。同時,還可以對系統進行參數監測。

　　1.3 過程控制單元(PCU) 5個過程控制單元(PCU)分別為五號窯系統、四號窯系統、MPS2450立式磨系統、MPS3150立式磨系統及輥壓機系統,它們構成了N-90集散型控制系統的核心,一個過程控制單元(PCU)是一個整體,包括模件供電電源、I/O供電電源、冗余多功能處理器模件(MFC)、I/O從模件和I/O端子模件。MFC是一個多環路的模擬、順序、批處理和增強型控制處理器,它提供帶有增強數據采集功能的信息處理,整個系統的MFC都使用了冗余配置。MFC與現場設備的通訊通過I/O從模件和端子模件來完成。PCU內的模件之間通過模件總線進行通訊,PCU機柜之間通過廠環接口模件(LIM)/總線接口模件(BIM)來通訊。

　1.4 廠環 廠環通訊系統是一個無主次封閉系統,采用雙環冗余,提高了環路通訊可靠性,并通過廠環,將管理命令系統(MCS)、工程師工作站(EWS)和過程控制單元(PCU)連接起來,各節點之間通過廠環進行通訊。3 軟件體系 N-90系統提供的系統軟件包括有數據庫設計、畫面顯示制作及趨勢顯示制作等組態。

　2.1 數據庫組態 數據庫系統使用N-90集散控制系統提供的系統軟件和DBASEⅢ-PLUS軟件,定義了7500個數據庫標簽。這7500個數據標簽又可分為7種數據類型,分別為MCS系統提供操作、監視和報警數據標識,同時定義了趨勢顯示數據庫標簽。

　2.2 程序組態 N-90系統提供了功能強大的功能碼,且功能碼固化在主模件中,所以程序組態非常方便、靈活,組態程序主要有: (1)RTD.輸入組態 (2)TC.輸入組態 (3)模擬量輸入組態 (4)順控組態 主要包括用戶定義功能碼和順控邏輯組態,設備分組操作,每一組設備又按工藝流程要求按順序開停,具有延時開停、急停、報警等功能。 (5)過程控制組態 為了使生產過程處于最佳工作狀態,在組態時,做了許多閉環控制系統,采用PID單回路控制。同時,具有閉環和開環控制切換功能,使用方便、靈活。

　2.3 畫面組態設計 畫面組態包括標準圖形符號制作和監視顯示畫面制作兩部分,按照生產工藝的要求,制作了流程總圖和分部流程顯示圖,在每一畫面都可進行操作、監視和調整,共作了24幅畫面顯示圖形。

　2.4 趨勢圖制作 為記憶工藝參數的歷史變化情況,定義了300個趨勢,根據實際情況制作了16幅趨勢顯示畫面。趨勢數據有1min采集和15s采集兩種,可按工藝要求選擇采集時間。同時,定義趨勢顯示保留48h,為工藝故障的分析判斷提供了依據。

3 應用體會 N-90是以微處理器為基礎的高度模件化的系統,采用廠環通訊網絡,并具有順控、過程控制、數據采集、報告打印等控制和管理功能,硬件配置十分靈活,系統配置可大可小,組態靈活方便,控制策略和控制邏輯修改方便,可集中操作,分散控制。但在實際應用中也有一些值得注意的地方。 (1)N-90系統對接地、供電系統要求比較嚴格。所以,在最初安裝時一定要做一個規范的接地系統,且各個節點要星型焊接式連接。供電系統應給N-90系統提供一個單獨的隔離變壓器,使各個節點供電電源都來自一個變壓器。 (2)各節點應加UPS電源,以減少因停電而造成的沖擊。1994年我廠MCS曾因突然停電又突然供電而損壞二塊圖形卡,損失十幾萬元。增設UPS后,再沒發生損壞設備現象。 (3)PCU站應加風量檢測,以確保通風正常,防止因通風不暢而使模件電源過熱跳停。 (4)高壓電纜、低壓電纜及信號電纜,應分開敷設,防止干擾及因某種原因引起的電纜損壞造成信號接收板燒損現象。4～20mA信號的屏蔽與隔離非常重要,屏蔽隔離不好造成信號失真,同時還應注意4～20mA信號接地問題,信號不共地或多點接地也會造成干擾與失真。 (5)電機運行反饋常取接觸器信號,這樣現場如有故障,有時不能及時發現,如螺旋輸送機脫節,電機不轉等情況,中控室不能及時發現,應在關鍵設備上增加接近開關、失速儀等檢測裝置,監測設備實際運轉情況。 (6)在順序控制中,按照工藝要求加上了許多聯鎖,而有些設備獨立性很強,在設備運轉中又相當關鍵。象這樣的設備最好采用單獨成組控制,以避免造成不必要的停窯。N-90系統每塊I/O模件都有幾路通道控制幾臺設備,如果只有一路DI或DO出問題,在線換模件很不方便,最好是關鍵設備或幾臺關鍵設備在一塊模件上控制,而一般設備在一塊模件上控制,一旦有換模件情況,不致于造成停窯。 (7)我廠的DI輸入使用的是127V AC信號,從實際應用看有時會造成偷?，F象,即從端子處量127V AC信號正常,而DI輸入檢測失真,這種情況多次發生,是否是由信號引起還沒有定論。筆者認為DI最好選用125V DC或增設繼電器柜,將現場220V AC信號轉換為24V DC信號作為DI信號,這樣既起隔離作用,又可防止信號失真。 (8)計算機系統關于故障分析、故障判斷、過程參數記憶功能不全。在有故障時,特別是突然停車及啟動不了時,提供的分析判斷依據很少,很難判斷是什么原因造成的。所以,無論是系統本身還是組態設計都應特別注意故障處理和故障分析,以減少檢查時間,提高運轉率。 (9)我廠使用的MCS很多配件都屬專用件,備品備件供應較困難。如果操作站為通用機型,如PC機,可節省資金,減少備件,同時維修方便,投資也很少。 (10)過程控制單元(PCU)的現場控制室必須做好防塵、密封處理。同時,必須安裝空調,以保證控制室溫度正常。 

4 結束語 哈爾濱水泥廠改造后自動化水平有了很大的提高,但不管集散型控制系統多么先進,都離不開現場實際。所以,在實際運行中必須要保證現場檢測儀表和執行機構運行準確可靠,這樣才能給過程控制提供真實的運行環境。還要保證電氣部分可靠,才能使順序控制正常。 要提高企業的自動化水平,并且要保障自控系統安全、可靠、穩定的運行,企業必須培養一批高素質的電氣、儀表、計算機專業技術人員,才能使電氣、儀表、集散型控制系統能準確可靠地運行,也才能使控制系統真正發揮作用,從而為企業帶來技術經濟效益。