自动化水泥生产线的集中监控系统设计.pdf

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1、广东建材2011年第2期工艺与设备自动化水泥生产线的集中监控系统设计张云峰摘要：本文介绍了利用先进的以太网技术和最新的软件技术，实现对自动化水泥生产线的集中监控。该系统采用“分散控制，集中监控”的设计思想和服务器／客户端的软件模式，有效解决了监控系统施工、维护方面的难题。关键词：自动化；集中监控；分布式摔制系统1引言随着自动化技术的高速发展、水泥工业大规模连续生产的工艺要求，大型水泥厂电气自动化控制方式发生了较大的变化。大部分新建的水泥生产线由传统的单一设备独立控制转向了分布式控制系统或集散控制系统。对于全厂设备集中监控的需求也越来越明显。而随着工业以太网技术的成熟和广泛应用，在

2、自动化水泥生产线的集中监控设计中，采用高速百兆或千兆骨干工业以太网实现集中监控正逐渐成为一种趋势。目前，对于全厂分布式控制器的集中监控，多家自动化厂商均推出了服务器客户端模式(c／s)的监控软件。本文以罗克韦尔自动化基于SOA架构的Facto-ryViewSE系列监控软件为例，通过合理的网络架构和软件架构设计，实现灵活，高效的一体化集中监控。2设计方案目前整个新型干法水泥生产工艺流程可以分为生料制备系统(矿山破碎、原料均化、原料粉磨、生料存储)、烧成系统(煤粉制备、烧成窑尾、烧成窑头)、水泥制备系统(水泥粉磨、水泥包装)和废气处理四个部分。从控制系统角度来看，大致可以规划为六套子

3、控制系统完成控制：矿山破碎、原料粉磨、烧成窑尾、烧成窑头、水泥粉磨、水泥包装。其他的设备按工艺或就近的方式纳入到六套控制系统中，通过现场总线远程10的方式进行控制。2．1网络架构集中监控网络系统采用“集中监测，分散控制”的设计思想。系统设计层级划分为三级：就地控制层、现场控制层、上位监控集中控制层。就地控制采用硬接线的方式进行控制，具有最高优先级。现场控制层由安装在控制柜上的触摸屏／监控软件与PLC通讯进行控制，仅对本子控制系统进行操控。集中监控层是核心层，由交换机、服务器、操作员站、工程师站构成上一层完整的监控系统。集中监控层可以对全厂所有设备进行集中监控。在日常操作中，主要由

4、集中监控层进行操作控制。当集中监控层出现故障时，可以到现场控制层进行现场控制操作。在集中监控和现场控制层均失效时，可以采用就地手操的方式进行控制。针对集中监控层的组网，目前有多种拓扑架构。如：冗余星型，环网，线型等。其特点如表1。表1冗余星型环型线型布线要求123易于组态123实施成本l23带宽32l冗余和融合32l升级网络时出现中断32l方便网络融合321整个网络TCO和性能最佳一般最筹注：1分为差，2分为中等，3分为优秀在自动化控制系统中，综合考虑布线和维护成本，以太环网既能满足控制要求，也不会产生过高的成本，一般电气工程师也能进行维护。所以选用以太环网作为主干网是较为合适的

5、。2．2监控系统架构控制系统结构如图1所示。基于FactoryViewSE的集中监控系统中，实时数据服务器负责与现场PLC进行通讯、HMI服务器负责存储HMI工程，包括画面文件、历史趋势记录等都建立在服务器中。操作员站在运行时从HMI服务器中读取画面，在实时数据服务器中读取实时数据。所有历史数据均归档到数据库服务器中。通过工程师站维护服务器中——97——工艺与设备广东建材2011年第2期图1保存的画面。监控系统主要实现以下功能：(1)集中监控功能：运行人员通过操作员站实现对辅助车间各分系统运行过程的操作和监视。(2)历史趋势功能：每个子控制系统都有历史趋势画面，可以记录主要变量的

6、历史曲线，可以查询数据库中的历史值。(3)语音报警功能：当有报警出现时，工控机音箱会发出报警声音提示运行人员及时处理。(4)报表功能：每隔一定时间记录比较重要的数据，可以查看当天的报表，也可以查询历史报表。(5)操作记录功能：记录运行人员及检修人员的操作及修改。此外，集中监控系统还配备一部Web发布服务器。通过FactoryTalkViewpoint将集中监控系统的画面发布到Web上。工厂的管理人员可以通过IE浏览器即可查看到当前的生产状况。2．3集中监控系统的特点采用上述架构设计的集中监控系统具有下面的几个特点：(1)可靠性高：HMI服务器和实时数据服务器都采用冗余架构。避免了

7、单一故障。(2)负荷均衡：数据库及数据分布在各个控制器上，分别由各个控制器独自处理。(3)集中管理：所有操作员权限均通过服务器管理，避免无权限人员的违规访问。(4)便于实施：HMI客户端无需拷贝工程文件，只需指向对应的服务器即可。(5)维护性好：当需要修改画面时，只需在工程师站中，对服务器的画面进行修改，客户端便自动更新为修改后的画面。Web服务器也会自动同步。保证了工厂的一致性。(6)可扩展性好：未来需要增加新的生产线或上二期时，只需要增加同样的两对服务器，进行目录服务的指向。