生產(chǎn)控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)實施淺析

陶明

（云錫股份公司銅業(yè)分公司，云南個舊661000）

生產(chǎn)控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)實施淺析

陶明

（云錫股份公司銅業(yè)分公司，云南個舊661000）

以云錫某銅冶煉項目為例，分析了大型冶煉項目中多套生產(chǎn)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝設(shè)備自動控制裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的具體操作。實踐證明，本項目中橫河DCS多項目網(wǎng)絡(luò)連接、橫河DCS與小型成套設(shè)備通訊連接以及采取OPC通訊的方式實現(xiàn)與大型成套設(shè)備連接，均實現(xiàn)了工藝數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)采集上傳，能滿足生產(chǎn)工藝監(jiān)控管理的需要。

DCS；可編程控制器；通訊網(wǎng)絡(luò)；PIMS網(wǎng)絡(luò)配置；網(wǎng)絡(luò)連接

隨著生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在大型冶煉項目中，往往會配置有多套生產(chǎn)控制系統(tǒng)和多套生產(chǎn)工藝設(shè)備自動控制裝置，因此對生產(chǎn)控制系統(tǒng)和自動控制裝置進行網(wǎng)絡(luò)連接是實現(xiàn)生產(chǎn)工藝監(jiān)控、連鎖以及生產(chǎn)綜合信息管理的基本要求。本文擬以云錫100 kt銅冶煉項目為例，對生產(chǎn)控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的實施進行分析探討。

1 項目控制系統(tǒng)配置

在云錫100 kt銅冶煉項目中，生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要以橫河DCS和西門子PLC為主，其作用是對銅冶煉生產(chǎn)工藝進行檢測、控制、監(jiān)示、記錄等。其中多項配套項目都采用橫河DCS,如氧氣站、煙氣制酸等；電解系統(tǒng)主要采用西門子公司的S7-300、S7-400可編程控制器，部分大型成套設(shè)備如雙圓盤澆鑄機組、余熱發(fā)電機組、陰極剝片機組等配套西門子公司的S7-300可編程控制器,其余小型成套設(shè)備則配套西門子公司的S7-200可編程控制器。主要配置如表1所示。

2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接

2.1 橫河DCS網(wǎng)絡(luò)連接

在本項目中,熔煉吹煉區(qū)域配套了1套PCS系統(tǒng)和1套CCS系統(tǒng)，氧氣站區(qū)域和煙氣制酸區(qū)域各配套了1套控制系統(tǒng)，4套系統(tǒng)相互獨立，均采用的是橫河DCS系統(tǒng)。為了達到生產(chǎn)工藝的跨區(qū)域監(jiān)控要求，必須對橫河DCS系統(tǒng)進行通信網(wǎng)絡(luò)連接，通過配置三層交換機、光纖網(wǎng)絡(luò)線路及相關(guān)授權(quán)軟件（包括多項目組態(tài)軟件和多項目監(jiān)視軟件），實現(xiàn)了4套DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，其網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)圖如圖1所示：

表1 控制系統(tǒng)配置

圖1 橫河DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接示意

利用以上連接方式實現(xiàn)了橫河DCS系統(tǒng)的相互通信，達到了生產(chǎn)工藝跨區(qū)域的監(jiān)控要求。如在氧氣站系統(tǒng)對熔煉吹煉系統(tǒng)的氧氣壓力調(diào)節(jié)放空閥的控制，方法如下：1)在3#控制域內(nèi)完成壓力調(diào)節(jié)PID回路的組態(tài)；2）在2#控制域內(nèi)完成對調(diào)節(jié)閥進行操作的流程圖畫面；3)組態(tài)完成后下載組態(tài)程序。這樣就可實現(xiàn)在氧氣站控制室對3#域內(nèi)中方系統(tǒng)的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的監(jiān)控操作。

2.2 橫河DCS與成套設(shè)備裝置的網(wǎng)絡(luò)連接

成套設(shè)備大多采用S7-200、S7-300可編程控制器，在S7-200可編程控制器中配置EM277與DCS通訊卡件ALP111相連接，通過采用Profibus-DP協(xié)議實現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的通訊；在S7-300可編程控制器中，通過可編程控制器自帶的DP接口,采用Profibus-DP協(xié)議通訊,與DCS通訊卡件ALP111相連接,完成與DCS系統(tǒng)的通訊；鼓風(fēng)機房供風(fēng)系統(tǒng)采用的韓國LS產(chǎn)電G4L系列可編程控制器，則利用RS485接口，通過 Modbus協(xié)議與 DCS通訊模塊ALR121連接，達到在DCS監(jiān)視鼓風(fēng)機系統(tǒng)的目的。相關(guān)連接示意如下圖2所示。

圖2 橫河DCS與PLC控制器通訊連接示意

通過Profibus-DP通信，僅中方DCS系統(tǒng)就實現(xiàn)了對38套設(shè)備裝置的監(jiān)視和控制，涉及上千個檢測點，做到了集中監(jiān)視、分散控制，為后續(xù)實施的生產(chǎn)信息綜合管理項目打好了基礎(chǔ)。

2.3 大型成套設(shè)備裝置的網(wǎng)絡(luò)連接

本項目中大型成套設(shè)備裝置主要來自國外，其工藝操作與控制相對獨立，自成一套完整的監(jiān)控系統(tǒng),都采用西門子公司的S7-300可編程控制器進行工藝過程控制,如電解剝片機組、陽極整型機、雙圓盤澆鑄機組、INBA水淬系統(tǒng)等。但是為了滿足生產(chǎn)信息綜合管理的要求，對部分成套設(shè)備通過OPC的方式進行了網(wǎng)絡(luò)連接。

3 生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接

如前撰述，各生產(chǎn)工藝自動化控制雖已建立完善，并進行了部分網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，但就系統(tǒng)的完整性而言，仍存在生產(chǎn)信息的“孤島”，滿足不了生產(chǎn)綜合信息化管理的要求，因此有必要對各生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行采集，以形成一套完整的PIMS系統(tǒng)。

3.1 現(xiàn)階段PIMS系統(tǒng)狀況

現(xiàn)有項目中已存在2套分別獨立的小型PIMS系統(tǒng)，分別是外方PCS系統(tǒng)中的橫河ExaOPC系統(tǒng)以及進口成套設(shè)備中剝片機組、陽極整形機、電解吊車等聯(lián)網(wǎng)組成的基于Microsoft Silverlight平臺開發(fā)的TIMS系統(tǒng)。余下的控制系統(tǒng)初期配置均無PIMS系統(tǒng)。

1）外方PCS系統(tǒng)中的PIMS。外方DCS系統(tǒng)的控制系統(tǒng)為CENTUM VP，并配有DASS服務(wù)器，軟件為橫河公司的Exaquantum R2.5，即橫河的工廠信息管理系統(tǒng)，服務(wù)器的操作系統(tǒng)為Windows 2008 server。以其內(nèi)部的DCS系統(tǒng)內(nèi)形成了一套小型的PIMS系統(tǒng)，主要對DCS系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲、記錄，可實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)的查詢、分析、報告，以及工藝參數(shù)配方的計算等。其不足是未進行深入的開發(fā)和配置，沒有實現(xiàn)WEB方式的發(fā)布與瀏覽訪問。

2）電解成套設(shè)備的TIMS系統(tǒng)。電解車間配套的剝片機組、陽極整形機、吊車等為同一家公司提供,配有一套服務(wù)器,形成一套獨立的小型TIMS系統(tǒng)。開發(fā)應(yīng)用基于Microsoft Silverlight平臺，可在IE等瀏覽器實現(xiàn)WEB訪問瀏覽，主要實現(xiàn)了相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報告等，其不足是未開發(fā)實現(xiàn)在線的工藝數(shù)據(jù)流程圖瀏覽。

3.2 全系統(tǒng)PIMS網(wǎng)絡(luò)配置與完善

要實現(xiàn)全公司綜合生產(chǎn)信息化管理，須對全公司的生產(chǎn)控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)連接與整合。其方案采用浙大中控的PIMS平臺系統(tǒng)軟件,從各生產(chǎn)控制裝置的DCS系統(tǒng)和Wincc系統(tǒng)提供的OPC接口采集數(shù)據(jù),上傳實時數(shù)據(jù),完成系統(tǒng)集成功能,實現(xiàn)公司辦公網(wǎng)絡(luò)內(nèi)WEB瀏覽訪問,部分網(wǎng)絡(luò)配置連接情況如表2所示。

表2 部分網(wǎng)絡(luò)配置連接情況

通過橫河DCS系統(tǒng)多項目網(wǎng)絡(luò)連接，DCS系統(tǒng)與各小型成套設(shè)備的通訊連接以及全廠PIMS系統(tǒng)的建設(shè)實施，基本完成了全公司生產(chǎn)控制系統(tǒng)的互連互通，滿足了全司信息化建設(shè)的要求。其完整的全系統(tǒng)連接如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)控制系統(tǒng)及PIMS系統(tǒng)連接示意

4 結(jié)語

綜上分析,可以得出以下結(jié)論：1)在一個大型工程項目的建設(shè)實施過程中,所涉及的工藝相當繁雜,為了有效而精簡地實施生產(chǎn)控制管理，在項目規(guī)劃初期,有必要對主要的生產(chǎn)工藝流程所采用的控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一配置或選型,最好采用同一類型品牌的控制系統(tǒng),如該項目中電解采用的S7-400控制系統(tǒng),要與其它配套項目使用的橫河DCS控制系統(tǒng)相連接就相當困難。2）成套設(shè)備裝置與控制系統(tǒng)的通信連接。本項目中小型成套設(shè)備裝置與大型DCS控制系統(tǒng)采取通訊的方式連接，經(jīng)過近兩年的生產(chǎn)運行,證明是一種有效可靠的配置方式,能滿足生產(chǎn)工藝監(jiān)控的需要。3）對大型成套設(shè)備裝置的通信連接,由于工藝控制監(jiān)控自成體系,可以不和主要生產(chǎn)控制系統(tǒng)相連接，但為了滿足PIMS項目的需要，在項目規(guī)劃初期，有必要考慮對其數(shù)據(jù)進行采集、連接,以避免出現(xiàn)信息 “孤島”。4）經(jīng)過橫河DCS多項目網(wǎng)絡(luò)連接，橫河DCS與小型成套設(shè)備通訊連接以及采取OPC通訊的方式實現(xiàn)與大型成套設(shè)備連接，實現(xiàn)了工藝數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)采集上傳，為生產(chǎn)信息管理打下了基礎(chǔ)。

Brief Analysis on Implementation of Communication Network for Production Control System

TAO Ming
(Copper Industry Branch Office of Yunnan Tin Company Limited,Gejiu,Yunnan 661000,China)

Taking a copper smelting project of Yunnan Tin Company Limited as an example,the paper analyzes detailed operation on network connection implemented by many sets of production control system and production process equipment automatic control device in large smelting projects.It proves in practice that henghe DCS multi-project network connection,communication connection between henghe DCS and small package equipment and large package equipment connection by using OPC communication method can realize real-time data collecting and uploading of process data and meet the requirement of production process monitoring management.

DCS;programmable controller;communication network;PIMS network configuration;network connection

TP273

B

1004-4345(2015)03-0066-03

2014-12-09

陶明（1962—），男，高級工程師，從事儀表控制管理工作。