登封宏昌水泥厂5000td熟料生产线及160万吨年水泥粉磨项目总体设计.docx
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登封宏昌水泥厂5000td熟料生产线及160万吨年水泥粉磨项目总体设计
总
体
设
计
目录
前言
河南登封宏昌5000t/d干法水泥熟料及160万吨/年水泥粉磨生产线项目,项目配套引进的DCS控制系统选用的是瑞典ABBIndustrialIT控制系统，控制器为AC800F过程控制器,操作员站软件为Digivis软件,控制器编程软件为ControlBuilderF软件,该系统是面向工厂自动化的新一代开放式DCS系统，全面支持现场总线技术，系统采用全局数据库技术,实现全局一体化编程。
系统通信采用标准以太网,系统结构具有较强伸缩能力,系统编程采用国际化标准IEC61131-3。
现场控制站采用符合技术要求的ABBS800智能I/O并通过Profibus网关与其它总线仪表设备进行数据通信。
其应用软件由集团自动化工程技术人员自行开发，主要实现以下功能：
1全厂工艺流程及参数动态显示；
2动态参数调节，控制策略的实现；
3设备的起停控制及状态显示；
4历史趋势、棒图、调节组显示；
5系统运行状态显示；
6系统状态、报警的记录；
7报表的生成及打印。
由于本项目的工期时间较紧，这就要求对控制系统进行整体规划。
而且前期的总体规划尤其重要。
为了将登封宏昌干法水泥熟料生产线项目建设成为现代化、高效运行的工程，特编写本总体设计，呈请各位领导和专家的指正。
项目建设委员会
工艺专业委员会
机械专业委员会
电气专业委员会
自动化专业委员会
工艺、设备和DCS是相互联系不可分割的一个整体，工艺是生产方法，设备是生产基础，DCS是保证生产的灵魂,三者之间相互依存，相互促进。
本设计的目的是保证生产过程正常、高效、低耗地运行，保证工艺策略和生产管理的实现，确保设备安全、长期、稳定运转，符合国家环保要求，降低建设投资，减少劳动定员，降低劳动强度。
本设计的依据是海螺建材设计院的初步设计文件，ABB公司的相关技术资料，参考了海螺集团DCS总体设计说明。
希望得到各位领导和专家的批评和建议，以便我们在调试过程中进一步完善。
本设计说明仅用为初步设计方案，日后随着具体情况有所更正，将在竣工资料中说明。
审定：
审核：
李鑫
主持编写：
王恒兵
第一、二章：
第三章：
第四章：
第五章：
二〇〇八年十月十八日
第一章DCS硬件规划
根据登封宏昌项目的实际情况，系统硬件规划采用的是ABBIndustrialIT系统，实现石灰石矿山、原料调配、原料粉磨、废气处理、生料均化及生料入窑、熟料烧成和熟料入库、熟料输送及码头、水泥粉磨及包装发散这一工艺流程的过程自动化控制。
ABBIndustrialIT系统硬件规划
ABBIndustrialIT系统的硬件结构按照功能自上而下分为两层：
1、现场层：
━ABBS800智能I/O采用ProfibusDP通信标准与AC800F控制器进行通信；
━现场智能总线仪表采用ProfibusPA通信标准与AC800F控制器进行通信；
━通过ProfibusDP通信标准实现西门子PLC、ABBACS800变频器等与AC800F控制器进行通信.
2、控制管理层。
━采用标准工业以太网TCP/IP协议实现系统控制器及操作站之间的通信,网络结构为星型结构,通信介质采用光纤.
━采用OPC数据交换标准与其它设备及集团MIS管理系统接口。
各层之间相互独立又相互联系，通过计算机网络系统连接，以达到DCS的分散控制，集中管理的目的。
第一节、现场控制层
现场控制层的作用是对现场的I/O信号进行采集、运算和逻辑顺控处理，通过现场控制层网络将相关数据送入控制处理机，实现过程控制和顺序、逻辑控制。
根据生产工艺流程和实际操作的需要，共设置8个控制站，各站控制范围如下：
PS1石灰石破碎控制站
∙配置1套AC800F4MB内存控制器置于石灰石破碎控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-1个ProfiBus模件:
∙本地I/O站
-配置1个S800本地I/O站：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
1#
石灰石破碎
PS1
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
6
DO（DO810,24VDC）
Total
PS2原料调配控制站
∙配置1套AC800F4MB内存控制器置于原料调配控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-1个ProfiBus模件:
∙本地I/O站
-配置3个S800本地I/O站：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
2#
原料调配
PS2
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
13
6
DO（DO810,24VDC）
Total
PS3原料粉磨控制站
∙配置1套AC800F16MB内存控制器置于原料粉磨控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-2个ProfiBus模件:
本地I/O站:
原料粉磨:
原料磨PLC
∙I/O站
-配置5个S800本地I/O站：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
原料粉磨控制站
PS3
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
20
6
DO（DO810,24VDC）
Total
PS4窑中/窑尾控制站
∙配置1套AC800F16MB内存控制器置于窑尾控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-3个ProfiBus模件:
本地I/O站:
PA仪表:
高温风机变频
∙I/O站
-配置5个S800本地I/O站：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
烧成窑中
PS4
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
19
6
DO（DO810,24VDC）
Total
PS5窑头控制站
∙配置1套AC800F16MB内存控制器置于窑头控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-4个ProfiBus模件:
本地I/O站:
PA仪表:
变频风机通讯
预留:
∙I/O站
-配置6个S800本地I/O站控制窑头煤磨：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
烧成窑头煤磨控制站
PS5
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
23
6
DO（DO810,24VDC）
Total
PS6熟料输送及煤堆场控制站
∙配置1套AC800F4MB内存控制器置于熟料输送控制室控制熟料输送及石膏破碎，包括:
-电源及以太网通信模件；
-1个ProfiBus模件:
∙I/O站
-配置2个S800本地I/O站控制熟料输送及控制：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
熟料输送及煤堆场
PS6
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
6
DO（DO810,24VDC）
Total
21
PS7水泥磨控制站
∙配置1套AC800F4MB内存控制器置于水泥磨控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-2个ProfiBus模件:
本地I/O站:
与辊压机进行总线通讯
∙I/O站
-配置6个S800本地I/O站控制水泥包装：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
水泥磨控制站
PS7
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
8
3
AI（AI835,TC，热电偶）
0
4
AO（AO810,0/4-20mA）
2
5
DI（DI810,24VDC）
20
6
DO（DO810,24VDC）
8
Total
PS8水泥包装控制站
∙配置1套AC800F4MB内存控制器置于水泥包装控制室，包括:
-电源及以太网通信模件；
-1个ProfiBus模件:
∙I/O站
-配置2个S800本地I/O站：
-S800I/O站通过ProfiBus总线与现场总线控制器通信.
-S800I/O站支持模件总线,并且具有监控,平滑转换及故障报告功能。
-系统模件具有较强的容错能力，所有模件可以带电插拔更换，硬件锁保证只有相同型号的I/O模件可以插进空槽中,软件锁确认所插模件型号是否正确.
-所有模件具备故障自诊断功能，具备LED状态指示及报警，输出模件具备安全值设定功能。
I/O模件清单
Item
SignalType
Qty
Modules
水泥包装控制站
2
PS8
1
AI（AI810,0/4…20mA,）
2
AI（AI830,PT100，热电阻）
3
AI（AI835,TC，热电偶）
4
AO（AO810,0/4-20mA）
5
DI（DI810,24VDC）
6
DO（DO810,24VDC）
Total
第二节、控制管理层
控制管理层的作用是实现集中操作和统一管理，通过监控系统和生产过程，实现控制方案，生成系统数据库，用户画面和报表等，从而在用户与系统功能之间提供了一个接口，使操作员能够观察过程回路参数状态，实时趋势、历史趋势和报警情况，实现设备起停，过程回路操作和参数调整等，过程工程师可以通过操作站调出过程组态画面进行操作方案组态，过程流程图组态、趋势画面及各种报表组态等。
根据实际需要，系统控制管理层配置如下：
中央控制室设置1台工程师站，7台操作站，1台信息管理站、1台激光打印机，1台彩色喷墨打印机。
1、MIS：
信息管理站，配置双网卡，作为工厂信息网与DCS网络之间的网关，配置一台DELLPoweredge1950服务器。
2、ES：
工程师站，用于应用软件开发、调试和维护以及作为紧急情况下的备用操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
3、OS1：
一线原料磨操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
4、OS2：
一线烧成操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
5、OS3：
备用操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
6、OS4：
煤磨操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
7、OS5：
水泥磨操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
8、OS6：
包装操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
9、OS7：
石灰石破碎操作站，配置1台DELLPRECISION390电脑；
10、激光打印机：
用于报警信息，报表打印，配置1台DELL激光打印机。
彩色喷墨打印机：
用于流程图画面及趋势图的打印，配置1台DELL喷墨打印机（A4幅面）。
第三节、系统网络
ABBIndustrialIT系统网络由中央监控网络和现场网络两部分组成，计算机网络将分散布局的控制站和远程站等相连接，构成一体化结构，由于系统所完成的是工业控制，具有实时反应、速度快、较高的可靠性和适应恶劣的工业现场环境的特点。
1、中央监控网的性能指标
系统通信采用TCP/IP协议以太网，传输介质为多模光缆，其网络为星形网络拓扑结构，与AC800F控制器通信速率为10MBps，与操作站通信速率为100MBps，因各控制站比较分散，网络较长，故采用30套导轨安装型光纤集线器通信模件，该集线器提供双冗余供电，双路光纤接口，可以将光缆接成星形结构，通信模件内置冗余管理功能，当出现故障可以在30ms内自动切换到另外一条备用线路上，同时可以诊测到故障发生位置，通信电缆采用光缆，具有较长的通讯距离和较强的抗干扰能力，特别适用于工业现场。
信息管理站、QCX管理站都内置三网卡，成为DCS中央监控网和工厂信息网之间的网关，工厂信息网与荧光分析仪等设备采用OPC方式与DCS进行数据交换。
中央监控网上主要挂接控制站和操作站，具体性能指标如下：
控制站（AC800F）
AC800F控制器主要特点：
━过程控制器CPU采用高性能32位MPC860CPU.
━系统执行方式采用多进程周期运行方式,任务运行周期及优先级可以组态（最快为5ms）,各任务内的程序均保证在组态的周期内执行完毕，从而满足工厂不同被控对象的控制要求。
━AC800F控制器用户内存容量为16MB和4MB,支持复杂程序控制编程的要求,系统CPU引导程序存储到闪存中,可以实现CPU软件升级.
━AC800F控制器电源模件具备自诊断功能支持双路电源供电,供电单元具有无扰自动切换功能，外部供电或自身有故障时可以预先发出报警信号，同时将输出保持20ms,系统运行保护程序；
━AC800F控制器配置Profibus模件，符合ProfiBusDP/V1标准，同时具备Master1与Master2功能，可以与现场远程I/O及DP标准智能仪表连接,通过DP/PA耦合器与PA标准仪表连接
━系统配置ProfiBus总线冗余连接模件实现通信冗余.
━现场过程站采用标准以太网线与操作员站及其它设备进行通信，通信网络为光纤星形冗余拓扑结构。
━系统数据库为开放的OPC数据库,所有属性变量及属性标签均可以系统范围共享。
━现场总线控制器支持现场导轨安装；
━模件具备实时检测及远程诊测功能.
工程师站主要特点
━该系统设置1台工程师站/操作员站,安装CBF8.2PKomvis版本软件，运行在WindowsXP系统上.
━工程师站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、现场过程站编程、现场总线智能仪表组态、操作员站组态一体化编程及调试。
━CBF8.2软件支持现场总线设备的数据读取与编程功能。
━编程语言与图形化编程语言标准IEC1131-3完全兼容,根据实际控制要求可任意选用FBD、LD、IL、SFC等方式。
━系统具备大量标准功能块及功能子程序，如调节块具备标准、比率、步进、2位、3位等功能块供用户根据实际情况选用，功能块编程采用参数表形式，语言面向仪表工程师语言。
同时系统也提供用户自定义接口根据用户要求开发专用功能块。
━编程结构采用项目树结构，系统任务采用多任务周期运行方式，根据不同控制对象对每个任务执行周期及优先级进行组态。
━系统采用全局数据库，系统内的变量实现共享，该全局数据库完全下装到过程级，不采用服务器/客户方案，避免服务器故障造成数据交换任务瘫痪。
全局数据库中任何变量更新仅输入一次即可，变量的检查也是全系统范围内进行。
━软件任何修改，系统将自动提示进行检查，防止错误的程序下装到过程现场。
━系统具备选择部分、修改部分、全部下装功能。
━该软件可以离线编程，在线修改参数，被修改的参数具备自动备份功能可以恢复。
━该软件可以在线调试，可以单步运行、跟踪、仿真调试。
━该软件集成了用户自定义软件UFB及用户管理软件包Digilock
━其配置如下：
━INTELCORE处理器，主频1.8GHz二级缓存512KB
━内存：
2048MB，显存8MB
━硬盘：
72GB高速SAS接口硬盘
━软驱：
3.5＂1.44MB
━光驱：
48倍速DVD-ROM
━监视器：
19”LCD（DELL），分辨率1600X1200
━网卡：
Intel®Pro10/100/1000MT自适应网卡
Intel®Pro10/100/1000XT自适应网卡
━键盘、鼠标
操作站（OS）
━操作员站硬件选用适用工业现场的DELLPC机，其配置为：
IntelPentiumIV主频2.8GHz，RAM1GB，40倍光驱，硬盘73GB（SCSI接口），软盘3.5″1.44MB，网卡3COM10-110NIC10/100M自适应，19″LCD。
━该系统设置7台操作员站,操作员站安装DigiVis8.2软件，操作界面及菜单为中文。
━操作员站软件运行在WindowsXP操作系统上。
━操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，由于系统数据库为全局，所以操作员站之间数据及画面完全可以共享,互为冗余备份。
━显示功能：
支持一系列标准预定义显示:
如总貌显示、回路及各过程位号面板显示（面板也可以根据用户特殊要求实现自定义）、控制组显示、趋势显示、报警显示、过程信号记录与操作记录列表（实现各种操作的实时记录和实时打印）显示等，用户自定义流程图显示即支持传统DCS流程图，又支持三维立体图形画面，软件具有强大的三维图形库可以调用，该库可以由用户自行扩充，同时画面支持位图功能，使作图更加简单，画面更加直观。
位号动态显示不仅支持传统数字表示，而且支持各种动画表示，同时还支持弹出对应操作面板、画面切换、变量赋值等事件操作。
图形数量无软件限制，画面数据更新时间为小于1秒，可以由编程软件定义。
━系统诊测显示：
分为系统总体显示、系统过程站显示、系统模件显示三部分，系统自动进行实时诊断，诊断状态信息在诊测画面上以图形方式显示及文字详细提示，故障提示信息为中文。
━趋势显示：
系统支持2520个变量进行趋势组态，画面可以进行灵活操作，同时支持FTP协议数据远传功能。
━
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