1 概述
我廠在擴建日產(chǎn)1000t熟料窯外分解生產(chǎn)線時，考察了當時我國引進的幾條國外水泥生產(chǎn)線，引進了一套ABB MASTER集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來，運行可靠，操作方便，軟件設計簡單，給工藝操作帶來了極大的方便。該系統(tǒng)我們只引進了硬件部分，軟件部分設計是由合肥水泥研究設計院與我廠合作完成，現(xiàn)對該系統(tǒng)作簡單介紹，以便更多的同行企業(yè)和設計單位能加深對其的了解。
2 系統(tǒng)簡介
該系統(tǒng)是瑞典ASEA—ABB通用電氣公司的產(chǎn)品，系統(tǒng)分為過程站和操作站，主要有過程站(ABB MASTER PIECE)、操作站(ABB MASTER VIEW)、現(xiàn)場站和編程器(ABB MASTER AID)等組成，并且可以與外部計算機通訊，構(gòu)成工廠管理系統(tǒng)。
2.1 過程站
過程站(ABB MASTER PIECE MP280/1)是一個可編程過程控制站，可用于邏輯控制、順序控制和調(diào)節(jié)控制等，可以容納4000個開關(guān)和模擬量輸入輸出信號，在其范圍內(nèi)可以任意組態(tài)輸入輸出信號數(shù)量及類型，并可以根據(jù)過程站安裝的位置選擇就地I/O(LOCAL I/O)或遠程I/O REMOTE I/O)。其信號接口可以是：
模擬輸入信號：標準電壓電流信號、熱電阻(偶)信號。
模擬輸出信號：內(nèi)置隔離型或非隔離型標準電壓電流信號。
數(shù)字輸入信號：內(nèi)置隔離型24～28V DC，110～220V AC/DC輸入信號，頻率信號0～10kHz。
數(shù)字輸出信號：內(nèi)置隔離型24～48V DC，110～220V AC/DC繼電器，晶閘管輸出。
過程站的CPU是采用摩托羅拉公司(MOTOROLA CO.)的MC68020的32位微處理器芯片，其組態(tài)方式可以有三種：靜態(tài)存儲器(SRAM)方式(256k);動態(tài)存儲器(DRAM)方式;冗余CPU方式;其內(nèi)存最大為4MB。系統(tǒng)軟件存儲在只讀存儲器ROM里，應用軟件存儲在讀寫RAM里，系統(tǒng)采用VME總線結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的總線有兩種形式，一種是MB200，通訊速率是153.6kbits/s，另一種是MB300，通訊速率是10Mbits/s，本廠采用的是前者。
過程站的編程軟件是采用組態(tài)化軟件，編程語言AMPL(ABB MASTER PIECE LANGUAGE)是一種圖形化功能塊語言，它包括一個基本的過程控制元素庫(PROCESS CONTROL ELEMENTS LIBRARY)，簡稱PC元素，和一個用于I/O接口的數(shù)據(jù)庫(DATA BASE ELEMENTS)，簡稱DB元素。大約有127個PC元素和200個DB元素。利用這些PC元素可以完成過程控制和邏輯運算等所須的應用軟件，并且提供了用于完成一些常規(guī)任務的功能塊，如用于電動機控制的MOTCON、PID控制的PIDCON、閥門控制的VALVECON、比例控制的RATIOSTN等。過程站可以在離線或在線方式下編程。
2.2 操作站
操作站(ABB MASTER MV850/1)是一種高性能的操作管理站，有三個操作顯示終端，采用19英寸高清晰度顯示器，防水觸摸鍵盤，配有鼠標器選擇目標，每個畫面下部都有八個動態(tài)顯示鍵與鍵盤一一對應，可以很方便的互相轉(zhuǎn)換畫面，畫面的設計，直接在操作站上編輯，它可以完成以下任務：
執(zhí)行用戶定義的工藝過程顯示、標準顯示、趨勢曲線顯示和報表。
用于操作的人機對話功能。
故障報警和事件顯示。
趨勢曲線的歷史記錄。
控制系統(tǒng)的狀態(tài)顯示。
設計用戶顯示畫面。
打印報警和事件列表，拷貝顯示畫面。
2.3 現(xiàn)場站
采用的現(xiàn)場站(REMOTE I/O)是遠程(I/O)站，其作用是實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)的采集及執(zhí)行，共設置四個遠程I/O站，分別是配料遠程站、生料遠程站、窯尾遠程站和窯頭遠程站。每個站可以配置16個遠程I/O模塊，一個遠程I/O模塊可以連接64個開關(guān)量I/O信號或32個模擬量信號，信號經(jīng)過光電隔離處理，有較高的可靠性，每個現(xiàn)場站通過一條同軸電纜與中控室的控制站相連，這樣，大大的簡化了現(xiàn)場與中控室的連接電纜。
2.4 編程器
編程器(ABB MASTER AID MA215)的作用主要是用于設計和修改應用程序及數(shù)據(jù)庫，它可以在線或離線編程。編程器通過總線，借助于網(wǎng)絡號和接點號與掛在總線上的管理站和控制站通訊。結(jié)構(gòu)上是一臺專用便攜式微機，有顯示器、鍵盤和兩個1.2MB的軟驅(qū)組成，主要完成以下功能：
組態(tài)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。
編輯應用程序。
檢測和跟蹤故障。
打印和備份應用程序及數(shù)據(jù)庫。
原碼編程等。
3 系統(tǒng)組態(tài)
根據(jù)控制的要求，我們選用了一臺管理站，兩臺控制站和四個現(xiàn)場站，控制整個生產(chǎn)線上的1200多個開關(guān)量，130多個模擬量。
4 軟件設計思想
4.1 操作畫面設計
根據(jù)日產(chǎn)1000t干法線的工藝，設計總的工藝流程畫面和分部工藝流程畫面，共有四十多幅工藝流程和操作畫面，用于操作和監(jiān)視工藝參數(shù)和設備運行情況的變化，當工藝參數(shù)變化超過極限時，自動給出顏色改變(由綠變紅)和聲音報警，當設備運行過程中出現(xiàn)故障時，自動報警打印，并提示出產(chǎn)生故障的原因及時間。根據(jù)起動設備的需要，設計了六幅設備起動畫面。操作畫面設計尤為簡單，系統(tǒng)提供了200多種標準圖形符號，也可根據(jù)用戶自己的需要，設計適合自身特點的圖形符號，即可靜態(tài)顯示，也可動態(tài)顯示。
4.2 電動機聯(lián)鎖控制
根據(jù)工藝要求，把一個工藝段的電動機劃分到一個程序組進行聯(lián)鎖控制，控制方式有中控方式及就地方式，中控方式下又分為順序起動和成組起動。聯(lián)鎖的方式可分為起動聯(lián)鎖、操作聯(lián)鎖和安全聯(lián)鎖。每臺電動機至少有兩個輸入(電源備妥和運行狀態(tài))、一個輸出(驅(qū)動)，也可以根據(jù)設備保護的需要，設置多個輸入信號，如壓力保護、溫度保護、過流保護等。應用程序的編輯，是從元素庫中調(diào)用各類元素進行編輯，根據(jù)每一個電動機的聯(lián)鎖條件不同，對于簡單的電動機可采用簡單的邏輯元素如“與”、“或”門元素去控制，對于聯(lián)鎖比較復雜的電動機采用電動機控制塊元素(MOTCON)去控制，電動機控制塊元素具有很強的控制功能，一般都能滿足比較復雜的聯(lián)鎖控制，另外還有閥門控制塊元素(VAVCON)、兩位控制塊元素(BINCON)和用戶自定義控制塊元素(USECON)等。
4.3 過程參數(shù)控制
本系統(tǒng)的過程參數(shù)調(diào)節(jié)控制，主要采用元素庫中的運算元素和功能塊元素，如PID功能塊元素、比例站功能塊元素、手動站功能塊元素等，它們具有較強的控制功能，每一個控制回路采用一個PID控制塊元素，加上其它運算元素來完成控制。也可以利用多參數(shù)進行運算，實現(xiàn)過程調(diào)節(jié)的優(yōu)化控制，對于每一個模擬量輸入，可以進行加、減、乘、除、開方、累計、比較、報警、記錄、動態(tài)顯示等。對于多參數(shù)比例控制可以采用比例控制塊元素。
5 設計及應用中的注意事項
該系統(tǒng)在選型、設計、調(diào)試到運行，有一些經(jīng)驗值得借鑒。
(1)系統(tǒng)硬件的組態(tài)選型，是很關(guān)鍵的一步，選擇的好，能充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件的作用，并可節(jié)約投資，選擇的不合適，或?qū)⒃斐捎布Y源的浪費，或?qū)M足不了系統(tǒng)控制的要求。所以在選擇硬件時，應根據(jù)需要操作站的多少，輸入輸出信號的數(shù)量及分部情況，通訊的速率及資金狀況等情況來綜合考慮。
(2)在作應用軟件設計時，應首先作好數(shù)據(jù)庫輸入輸出信號的命名，名字應盡量的把信號的區(qū)位、性質(zhì)、狀態(tài)，順序簡短的表示出來，作到好記，易懂。程序設計時，程序頭的掃描周期在滿足工藝要求的情況下應盡可能的選擇得長一點，根據(jù)輸出設備的復雜程度，決定是選用邏輯元素，還是選用功能塊元素，一般來說，邏輯元素的執(zhí)行時間及占用內(nèi)存，要遠遠小于功能塊元素。其目的主要是為了減輕系統(tǒng)的負載。
(3)由于本系統(tǒng)有三態(tài)控制元素，所以在使用電動機執(zhí)行機構(gòu)時，可以省略伺服放大器，既節(jié)約了資金，又避免了振蕩。
(4)由于水泥行業(yè)的粉塵比較大，觸點容易接觸不良，開關(guān)量輸入信號的電壓等級最好選用220V或48V。輸出信號采用繼電器隔離，對于設備檢查調(diào)試非常方便。模擬信號最好采用4～20mA，有利于信號的出錯報警。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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