1、概述
活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的自動(dòng)控制，一般來(lái)說(shuō)可采用以下四種技術(shù)：一是傳統(tǒng)常規(guī)儀表盤(pán)；二是工控機(jī)加10模塊；三是PLC（可編程序控制器）控制技術(shù)；四是DCS（集散式控制系統(tǒng)）。其中傳統(tǒng)常規(guī)儀表盤(pán)．般只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和比較簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)控制，而工這兩種控制方式目前在自動(dòng)控制領(lǐng)域已經(jīng)基本被淘汰了。
PLC（可編程序控制器）控制技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)60年代，曾經(jīng)盛行一時(shí)，目前仍然被普遍采用。但隨著自動(dòng)控制需求及其技術(shù)的不斷發(fā)展，該控制方式存在的不能冗余設(shè)計(jì)、不能熱拔插、運(yùn)算效率低、響應(yīng)速度慢等問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)了，已經(jīng)開(kāi)始不能滿足活性石灰生產(chǎn)線的要求，成為制約提高生產(chǎn)線效率的“瓶頸”。同時(shí)，采用該控制模式，一旦控制系統(tǒng)或某個(gè)模塊發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，需要中斷活性石灰生產(chǎn)線的正常牛產(chǎn)進(jìn)行檢修，往往會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成比較大的影響。
DCS（集散式控制系統(tǒng)）控制模式，是目前最先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，與其他控制方式相比，集散式控制系統(tǒng)有著很大的優(yōu)越性：控制集中、危險(xiǎn)分散、網(wǎng)絡(luò)冗余、CPU冗余、電源冗余、各種模件冗余及可熱拔插。另外該系統(tǒng)采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)．使系統(tǒng)的擴(kuò)展更為方便，結(jié)構(gòu)更為靈活、簡(jiǎn)潔。友好人機(jī)界面更適合國(guó)情，易于掌握，操作、維護(hù)方便。各種優(yōu)化算法及控制策略的使用，使生產(chǎn)線產(chǎn)品品質(zhì)大幅度提升，為產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的上游石灰產(chǎn)品提供了堅(jiān)實(shí)的保障。同時(shí)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的信息可與MIS聯(lián)網(wǎng)，能為企業(yè)信息化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2006年4月初在建成的300Ud的活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是在充分了解活性石灰生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)研發(fā)而成的活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線DCS控制系統(tǒng)。整個(gè)生產(chǎn)線的控制點(diǎn)數(shù)為400多點(diǎn)。目前已投產(chǎn)將近兩個(gè)月，系統(tǒng)運(yùn)行良好，無(wú)論從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性上，還是從系統(tǒng)人機(jī)交互的方式和控制功能上（即高可用性）來(lái)講，用戶對(duì)系統(tǒng)都很滿意。系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。
2、Dcs系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、功能及 硬件配置
該生產(chǎn)線的DCS系統(tǒng)采用雙CPU熱備冗余的架構(gòu)，避免了由于某個(gè)部件失效影響運(yùn)行，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。冗余控制器和上位機(jī)之間采用了冗余TCP/四進(jìn)行通訊，確保網(wǎng)絡(luò)在任意一點(diǎn)的斷開(kāi)都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。冗余控制器之間的通訊也采用了冗余光纖通訊方式，任何一個(gè)控制器或通訊模塊的停機(jī)都不會(huì)影響通訊的正常運(yùn)行。
該DCS系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如下圖：
該生產(chǎn)線的DCS系統(tǒng)中，涵蓋了整條生產(chǎn)線中主要的控制點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了以下控制功能：
0生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的采集、運(yùn)算處理和顯；
0生產(chǎn)過(guò)程操作及控制；
0生產(chǎn)過(guò)程的故障報(bào)警、顯示、打印；
0生產(chǎn)過(guò)程的日志記錄、顯示、打印；
0生產(chǎn)過(guò)程的班報(bào)．、日?qǐng)?bào)、月報(bào)等打印；
0生產(chǎn)過(guò)程主要參數(shù)的趨勢(shì)記錄、顯示、打印；
0生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)流程圖畫(huà)面顯示、打印；
0電機(jī)的備妥、運(yùn)行、故障等顯示；
0設(shè)備組啟動(dòng)、組停車、緊停、備妥檢查、控制等；
0故障首出判斷。當(dāng)某設(shè)備跳停后，畫(huà)面能立刻顯示直接原因。
該生產(chǎn)線的DCS系統(tǒng)的硬件配置如下：
操作員站兼工程師站：2臺(tái)
現(xiàn)場(chǎng)控制柜（含配電及繼電器）：1臺(tái)
系統(tǒng)中控制點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)如下（含15%的冗余點(diǎn)數(shù)）：
該系統(tǒng)中無(wú)論從單機(jī)設(shè)備的啟停、成組設(shè)備的啟停、回路的控制上來(lái)講，都是根據(jù)工藝的特點(diǎn)和設(shè)備要求的啟停條件進(jìn)行啟動(dòng)和運(yùn)行，達(dá)到了符合工藝要求的目的，并且保護(hù)了設(shè)備，使設(shè)備能夠安全運(yùn)行。
在成組設(shè)備的控制中，用戶能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行連鎖／解鎖選擇，增強(qiáng)了系統(tǒng)的強(qiáng)壯性。
在生產(chǎn)線設(shè)備故障時(shí)，無(wú)論是啟動(dòng)故障、運(yùn)行故障和停機(jī)故障，系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出故障信號(hào)并報(bào)警，在某些控制點(diǎn)時(shí)，還可根據(jù)工藝要求進(jìn)行控制動(dòng)作。
3、Dcs系統(tǒng)的特性
從多個(gè)類似活性石灰生產(chǎn)線DCS控制系統(tǒng)的成功案例中，我們總結(jié)出該系統(tǒng)有以下特性：
(1)系統(tǒng)在過(guò)程控制級(jí)配置了2套完全熱備冗余的控制單元和一套輸入／輸出系統(tǒng)
（I/O模塊）。其中，每套控制單元都包括1個(gè)控制器（CPU模塊），2個(gè)電源模塊，2個(gè)通訊模塊，1個(gè)冗余控件，這樣兩套熱備冗余的控制單元就完全保證了整個(gè)過(guò)程控制級(jí)在控制器、電源、通訊、機(jī)架所有環(huán)節(jié)上的熱各冗余。這樣，系統(tǒng)的強(qiáng)壯性發(fā)揮到了最大，系統(tǒng)可以一直不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可以保障在活性石灰生產(chǎn)過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)樽詣?dòng)控制系統(tǒng)導(dǎo)致生產(chǎn)停頓。
(2)系統(tǒng)采用高性能的處理器，控制器按高于PLC系統(tǒng)4到10倍的速度運(yùn)算，同時(shí)進(jìn)行I/O掃描、處理控制器之間、控制器與主機(jī)之間的通訊和熱備控制器的同步。同時(shí)系統(tǒng)具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊能力，控制器之間通過(guò)高速以太網(wǎng)直接進(jìn)行通訊，而無(wú)需通過(guò)上位路由，并且采用了遇等則報(bào)的通訊原則，從而提高了通訊效率。
(3)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)方式，在控制網(wǎng)上可以擴(kuò)展控制單元至萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，內(nèi)在的擴(kuò)展性可支持小到一個(gè)I/O模塊，大到上千個(gè)I/o模塊系統(tǒng)，并不需要改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)系統(tǒng)控制范圍在擴(kuò)充時(shí)只需增加相應(yīng)的控制單元和卡件即可進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)各模塊可以實(shí)現(xiàn)熱拔插而不影響原來(lái)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
(4)系統(tǒng)具有開(kāi)放性，實(shí)現(xiàn)了控制器對(duì)外開(kāi)放，支持串口通訊、EthemetTCP/IP、Pro-？fibus、ModBus、InterBus、CANOpen、DeviceNet等通訊方式；實(shí)現(xiàn)了在人機(jī)接口上對(duì)外開(kāi)放；實(shí)現(xiàn)了與上層的信息管理系統(tǒng)的接口。
(5)系統(tǒng)是在對(duì)整個(gè)石灰生產(chǎn)工藝全面吃透并掌握的前提下研發(fā)出來(lái)，因此系統(tǒng)想最終用戶所想，提供了適合各個(gè)層面和具有各種不同操作習(xí)慣的人的控制界面，提供了具有高價(jià)值和高可用性的各種報(bào)表，各種報(bào)表對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集、工、整理及分析，為生產(chǎn)決策提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
(6)系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中極其重視人機(jī)交互的人性化，界面直觀，操作簡(jiǎn)單，并具有嚴(yán)密的故障分析功能，更大程度上為生產(chǎn)線的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。
4、結(jié)束語(yǔ)
活性石灰生產(chǎn)線的DCS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)算效率高，控制效果良好，可達(dá)到自動(dòng)控制的預(yù)期目的，生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)工藝指標(biāo)正常，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，為企業(yè)帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線上成功應(yīng)用的先例。
三門峽富通新能源銷售回轉(zhuǎn)窯、顆粒機(jī)、烘干機(jī)、干燥機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
