f.l.smidth acesys控制系统在水泥厂的应用

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伊拉克纳杰夫省KAR 水泥厂的6000t/d 水泥熟料生产线于2016年8月投产运行,整条生产线由丹麦F.L.Smidth 设计、供货。

从原料破碎、生料磨、窑尾、窑头系统、水泥磨系统到包装系统,整条生产线均采用F.L.Smidth ACESYS 自动化控制系统。

1系统简介
ACESYS 是适应性控制工程系统(Adaptable
Control Engineering System )的缩写,是由F.L.Smidth
自动化开发的通用PLC 编程标准软件,它定义了基于PLC 的高效过程控制系统所需的控制对象、数据
摘要:介绍了F.L.Smidth ACESYS 自动化控制系统,该系统由主控制网、操作监控和现场总线
三级控制网络构成,包含ECS 操作组态和在STEP7编程软件平台上开发的PLC 库,涵盖了水泥行业大多数的操作要求和功能。

系统编程和操作方便,运行稳定,故障报警信息直观。

关键词:ACESYS ;ECS ;PLC 库;控制网;逻辑结构
中图分类号:TP273文献标识码:B 文章编号:1001-6171(2020)01-0044-04DOI :10.19698/ki.1001-6171.20201044
通讯地址:武汉爱希斯水泥工程技术服务有限公司,湖北武汉430014;收稿日期:2019-05-14;编辑:吕光
ACESYS Application of F.L.Smidth ACESYS Control System in Cement Plant
XU Shuai
(Wuhan ACIS Cement Engineering Technology Service Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430014)
Abstract :F.L.Smidth ACESYS automation control system was introduced.The system consists of three control networks:main control network,operation monitoring and field bus,including ECS operation configuration and PLC library developed on STEP7programming software platform,covering
most of the operational requirements and functions of the cement industry.The system programming and operation are convenient,the operation is stable,and the fault alarm information is intuitive.Key words :ACESYS;ECS;PLC library;control network;logical structure
结构和程序结构,包含ACESYS ECS OpStation 上位机操作系统和支持PLC 的ACESYS PLC 库的下位机编程组态。

ECS 上位机组态软件是F.L.Smidth 自动化的专
家控制系统,是一个集成化的标准软件,具有专门用于水泥工厂过程控制优化的多种功能块,画面和曲线显示非常简洁,参数设定方便,操作灵活,连锁和报警功能简洁,方便故障诊断。

ACESYS 下位机PLC 库包含现场控制所需要的电机、阀门控制、PID 控制器以及电机电流和现场模拟量信号控制等多种功能。

控制系统按原料辊磨、回转窑、篦冷机等分成多个部门控制站,每个控制站按工艺流程分成若干组,每个组再分成若干个控制逻辑程序。

2控制系统网络的构成
现场控制系统网络由主控制网、操作监控和现场总线三级构成,系统网络结构见图1。

2.1
主控制网
主控制网由光纤A 网、B 网构成双重星形网
络,采用HP 工业级光纤交换机,通信速率100Mbit/s ,设备包含:
2台互为冗余的数据库服务器,6个主控制站,1台工程师站,1台网络打印机。

2台服务器用于数据的集中管理和监视,包括
报警、日志、事故追忆,并向操作员站提供数据库服务,提供二次数据处理、历史数据管理和存档。

6个主控制站分别用于原料破碎、原料辊磨、
窑尾、窑头篦冷机、水泥辊磨、水泥包装,见图1。

每个主控制站集成了CPU416-3模块、CP443-1以太网通讯模件、CP443-5Profibus 总线通讯扩展型模块、PS407电源模件,实现现场设备的运行状态监测、数据采集及处理、自动闭环回路控制、电气设备开关控制等功能。

2.2
操作监控
中控室设置三台操作员站,双显示器分屏监控。

原料破碎和包装车间操作室各有1台操作员站。

操作员站采用ECS 软件进行操作画面组态,具有设备组的自动操作、单机操作、手动操作和就地操作四种操作模块,同时具有动态测量数据、报警、事件记录、历史趋势观察等功能;提供所有控制对象的操作面板,显示设备的各个输入/输出状态和连锁条件等,并可对上下级工艺流程的电机启停时
图1控制系统网络拓扑结构图
ECS Client1OP-Station
ECS Client2OP-Station
ECS Client3OP-Station
Engineer Station
Colour
Printer
Slot A
Slot B
IP 10.24.1.151
Server1
PC/WIN2003
Slot A Slot B
IP 10.24.1.152
Server2
PC/WIN2003
PLC1
Limestone Crushing
PLC2
RAW Mill
PLC3KILN
PLC4
Clinker Cooler
PLC5Cement
Mill
PLC6Packing
Plant
间、反馈信号的延时时间、模块量的量程参数以及速度保护时间等参数进行设定。

电机及组设备控制面板见图2。

2.3
现场总线
主控制站采用AS416-3和ET200M 远程I/O 构
成现场控制网络,采用Profibus-DP 通讯协议,通信速率设置1.5Mbit/s 。

为避免信号干扰,根据F.L.Smidth 自动化的设计要求,对于通讯距离>100m 的网络,虽然通讯电缆处于单独分层敷设,但与动力电缆处于同一电缆通道的,各远程I/O 与相应控制主站之间采用光纤连接,终端实现Profibus-DP
通讯。

如循环水处理设备的ET200M 控制柜与窑头DCS 控制柜、原料输送设备的ET200M 控制柜与原料辊磨DCS 控制柜之间的通讯连接,这部分的通讯电缆与主动力电缆处于同一电缆通道,采用光纤单独分层敷设。

3控制系统程序的逻辑结构
ACESYS 下位机控制系统采用西门子SIMATIC
程序管理器,编程软件为STEP7V8.0SP1,编程语言为FBD 和STL 。

F.L.Smidth 自动化在编程软件PLC 库内集成了水泥行业常用的控制模块和功能,如高、低压电机控制,料位、阀门和电流等仪表的控制和监控,另外还有一些特殊的功能,如设备的成组控制(包括组启动、组停止)、双向阀门的控制等,不同方式对同一控制设备有不同的启停要求。

3.1
PLC 程序的逻辑结构(见图3)
下位机编程将原料磨、回转窑等主要的设备区
域作为一个部分,部门区域内根据工艺控制流程分成若干个主要的组,每个组控制若干个工艺设备,如入磨输送组、物料循环组、窑主传电机、辊磨液压油站等。

3.2
连锁方式
各组功能块以及电机、阀门等单元的程序控制块,分为保护连锁PR ,安全连锁SA ,机械连

图2
电机及组信号操作面板
Master block Department 01Group 01Group 02
Group **
Department 02
Department **
Route 01Route 02Route **
Units
Analog Select Alarms PID
Totalizer
Units Analog Select Alarms PID
Totalizer
图3PLC 程序逻辑结构图
MACH ,操作连锁OP ,启动连锁STI 等5种连锁方
式,在自动操作、单机操作、就地操作和手动操作模式下,相应的连锁起作用,各连锁条件具备后会在操作员站画面上显示出颜色的变化。

各操作模式下的连锁关系见图4。

3.3
电机功能块
用作单向电机的手动/自动控制、单机控制,有外部速度信号及电流信号监控,适用多种电机设备的控制。

如皮带电机(有速度开关信号监控联锁和时间设置)、普通电机(可设定电机电流显示和连锁,设定电流监控值)。

在程序内根据各个功能模块的输入/输出管脚信号,连接相应的输入/输出条件,如组启、停,连锁
条件、备妥、反馈信号,就地启停、速度监测等,如图5所示为单向电机功能块对应各管脚的说明。

在PLC 库内有组功能模块、定位器、选择、单
向/双向电机、气动/电动阀门、PID 控制模块以及报警和模块量处理模块等22种不同的控制功能,可方便地用于不同的控制单元。

4结语
为使运行期间增加的设备、工艺连锁条件和启
停顺序适应现场工况,我们对下位机PLC 程序作了部分修改和优化,避免了一些不必要的停机。

整个控制系统自投产使用以来,运行稳定、可靠,操作方便,监控及报警信息直观。

PR Protective SA Safety MACH OP STI
Machine Operational
Start
Input Command Protective Interlock
Safety Interlock
Machine Interlock Operational Interlock
Start Interlock
Delayed Stop
Auto Start
Inching Release
Alarm Mess.Enable
Ready Overload Return
Local Start
Local Stop
Auto/Manual Switch
Safety Switch
Motion Detector
UNIMOTOR
CMD PR *1*2
SA
MACH OP ST1
DSE
ASTR
MINCR MAME *3
MRDY MOVL MRET MLSTR MLSTP MAMS MSSW MMD
*4
MCON MCOFF
MLAMP
MSACK MRD MRUN
MOK
ML *5
*6
Command On Command Off Lamp
Start Acknowedge Run Delay Run Unit OK
Unit in Local Mode
*1Group Link &Unit ref.*2Interlccking *3Control Input
*4Input Signals from field *5Output Signals to field *6Control Output
图5单向电机功能块对应的输入/输出管脚的说明
图4各操作模式下的连锁关系。

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