DCS控制系以其^的特點對于現(xiàn)代大型化肥廠發(fā)揮重要的作用,DCS中控室(中心控制室或者中央控制室)應該是控制系統(tǒng)的神經中樞了,所有儀表信號都連到這里,所有重要的控制決策都從這里發(fā)出。
控制室一般也是大人物或者新員工參觀的必經之地,自然光鮮度也較高。但是,要知道控制室是工作的地方,工作效率^,職業(yè)健康第二,氣派、舒適是遙遠的第三。
這樣巨長的控制臺只有在每個操作員都是獨立操作、平行操作的時候才好,需要緊密配合的話,距離太遠了。這是空管控制臺,正好符合獨立、平行的條件。
工業(yè)生產控制系統(tǒng)的發(fā)展
工業(yè)生產控制系統(tǒng)如何一步步發(fā)展到今天的自動化程度……
1.原始的人工控制階段
^原始的控制方法,加多了就多放一點,加少了就少放一點……
為了代替人的勞動,減輕勞動強度,提高工作效率,保證大型、復雜工業(yè)的安全生產,向自動化方向改進。
2.常規(guī)儀表控制
單元組合儀表
使用常規(guī)儀表的中央控制室
生產過程規(guī)模不斷擴大,中控儀表越來越多,操作人員對過程的監(jiān)控和操作的要求也越來越多、高,模擬儀表難以勝任。
3.計算機集中控制
如何把因計算機的故障造成的危害減少,使危險分散,成為應用計算機控制系統(tǒng)首要解決的問題。
集中和綜合的操作和監(jiān)督要求對全廠、各車間和工段級的控制和操作有相應的數(shù)據(jù)通信聯(lián)系,不僅要求有大量的數(shù)據(jù)傳送,而且要求有高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。
4.DCS控制系統(tǒng)
DCS俗稱為“工業(yè)大腦”
DCS對象分散→控制分散
集中管理:
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System),在國內自控領域又稱為集散控制系統(tǒng)。
從結構上劃分,DCS包括過程級、操作級和管理級。
操作級包括:操作員站和工程師站,完成系統(tǒng)的操作監(jiān)控和組態(tài)維護。
DCS的主要特點歸結為一句話就是“分散控制,集中管理”。
DCS通常采用若干個控制器(過程站)對一個生產過程中的眾多控制點進行控制,各控制器間通過網絡連接并可進行數(shù)據(jù)交換。
生產控制操作采用計算機操作站,通過網絡與控制器連接,收集生產數(shù)據(jù),傳達操作指令。
過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成,是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。
管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)(MIS或ERP系統(tǒng)),作為DCS更高層次的應用。
DCS 結構組成
造??刂葡到y(tǒng)簡介
包括中央控制系統(tǒng)部分、動力柜部分、現(xiàn)場執(zhí)行機構(如電動機、電磁閥等),通過 PLC 完成控制,采用國際標準的 Profibus 或者 TCP/IP 方式進行通訊,中央控制系統(tǒng)通過上位機輸入指令,PLC 將輸出指令發(fā)送到現(xiàn)場各設備,完成自動控制。
總體方案
一. 系統(tǒng)組態(tài)框架示意(非實物)如下圖:
該系統(tǒng)分為監(jiān)視層、通訊控制層、執(zhí)行層。
監(jiān)控層:由工控機系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、組態(tài)系統(tǒng)及打印機組成;
通訊控制層:由西門子通訊總線、西門子 PLC 處理系統(tǒng)、標準協(xié)議及其介質、通訊線纜及轉換器組成;
執(zhí)行層主要分為二部分組成:
A、皮帶秤流量計量系統(tǒng),該系統(tǒng)變頻器與計量儀表集成至專用電柜。
B、設備控制系統(tǒng),設備控制系統(tǒng)為電源開關柜、控制柜、外部數(shù)據(jù)采集傳感器組成等組成。各部分功能層,自動化程序的控制下,以串口協(xié)議或 TCP/IP 通訊協(xié)議作為聯(lián)通,
實現(xiàn)以下功能:
1 生產工藝、生產過程顯示及控制過程生產工藝、生產過程的顯示及控制,是自動化系統(tǒng)的基本人機功能,操作人員能夠通過人機界面,直觀的看到工藝進行的狀態(tài),并對設備按照工藝的要求實施監(jiān)控。直觀的看到設備的工作狀體,并做出異常判斷。西門子控制器編程語言:標準 S7 編程語言
人機界面:基于 kingview 開發(fā)(基于 C 語言)。
生產過程:根據(jù)工藝在人機界面上輸入相關的產量需求及控制參數(shù),系統(tǒng)將根據(jù)相關參數(shù)控制給料系統(tǒng),由輸送系統(tǒng)輸送至造粒系統(tǒng),再由破碎與篩選^后至成品進行定量包裝。
2 自我診斷功能
系統(tǒng)根據(jù)既定工藝,作好邏輯控制流程及備用控制,當某一工段出現(xiàn)異常,系統(tǒng)會自動的診斷,在人機界面中做相關提醒,并執(zhí)行合理的異常處理功能。
3 多級管理功能
根據(jù)常規(guī)生產要求,系統(tǒng)設置 2 個管理權限層面,管理層及操作層,可以按
照生產實際來啟用,不同的層面,具有不同的管理權限,管理層可以實現(xiàn)對整體的操作處理,而操作層只能實現(xiàn)對系統(tǒng)的基本運行操作管理??梢詫崿F(xiàn)配方保密。
4 歷史數(shù)據(jù)及其打印
歷史數(shù)據(jù)指的是在過去中系統(tǒng)工作狀態(tài)的記錄,包括同時記錄異常報警情況,正常工作的實際生產量,按照生產要求,可以組成生產管理所需要的報表。實現(xiàn)過程生產的數(shù)據(jù)化管理,找出過程生產的問題所在,提高產品質量。這些數(shù)據(jù)可按照月、日甚至是班次的管理周期來呈現(xiàn),按照管理要求付諸打印,并能計算出生產損耗表。
5 其他個性化附加功能
該系統(tǒng)具有非常好的前瞻性柔化設計功能,可以根據(jù)客戶的實際生產需求,在控制系統(tǒng)允許的容量范圍內,增加個性化需求功能,系統(tǒng)根據(jù)實際設置合理的拓展余量。
6 通訊支持及拓展
S7/C7 通訊對象間的通訊服務通過集成在系統(tǒng)中的功能塊進行。可提供的通訊服務有:
帶串口的 S7 標準通訊。
工業(yè)以太網的 S7 通訊。
各種接口的通用性。
編程器和個人計算機。
SIMATIC S5/S7。
工業(yè) PC。
第三方的編程控制器。
二. 本系統(tǒng)是利用計算機技術及工業(yè)控制器軟硬件互相組態(tài)實現(xiàn),生產高度自動化、智能化??梢苑€(wěn)定的保證生產有序、安全進行,對生產過程集中進行監(jiān)測、操作與管理,全面提高生產效率、穩(wěn)定產品質量及管理水平,本方案
特點:
1)系統(tǒng)內部基于西門子控制器,通過硬件組態(tài)的方式,上設組態(tài)、下置通
訊,形成子站內的控制網絡;
2)系統(tǒng)組態(tài)自動生成生產管理數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及多級配方管理保密系統(tǒng);
3)系統(tǒng)工藝實現(xiàn)在線監(jiān)控,根據(jù)工藝流程、料位和設備故障實現(xiàn)自動報警;
4)實現(xiàn)生產過程工藝流程化、數(shù)據(jù)化管理、智能化;提供數(shù)據(jù)包括:報警數(shù)據(jù)、產量歷史數(shù)據(jù)報表等; 開放式配方設置,多級權限配方管理;系統(tǒng)操作便捷、穩(wěn)定,對人友好,并可促進安全生產,提高產品質量穩(wěn)定性;
5)生產過程實時監(jiān)控,管理;系統(tǒng)節(jié)能降耗,減少人力成本及勞動強度,提高生產效率;保障操作及維修人員安全,穩(wěn)定生產。
3. 主要元器件:
(1) PLC 采用 SIEMENS 的 S7-1200 系列;
(2) PLC 和 PLC 及和上位系統(tǒng)之間采用以太網通訊,設備層(PLC 和第三方儀器儀表)采用 PROFIBUS 或 MODBUS 通訊;
(3)上位機組態(tài)采用 KINGVIEW 6.55 系列;
系統(tǒng)設計
根據(jù)下圖工藝流程,自動化控制生產過程大致如下:
^步:通過上位機對系統(tǒng)的相關參數(shù)進行設定,如流量秤流量、全自動/單機模式、造粒生產線的選擇,設備控制參數(shù)等等;
第二步:啟動系統(tǒng),如果是選擇自動模式則可以通過上位機一鍵啟停,可編程控制器按照工藝流程順序啟動設備,同時在啟動前會先自檢相關設備的馬達是否有故障;
第三步:當系統(tǒng)進入生產階段,上位機實時監(jiān)控各設備運行狀況,如流量秤的流量、各設備電機運行情況等。
第四步:具有相關報警功能及記錄,例如成品輸送機馬達出現(xiàn)故障,則系統(tǒng)會及時的發(fā)出警報通知操作人員前去處理,同時自動按照順序關閉前道設備。