CEMAT系统在大型水泥企业中的应用

】　　中图分类号：TP393．07文献标识码：B 文章编号：1002—9877(2004)10—0062—03
　　某水泥公司建设了一条5000t／d生产线，其DCS系统采用了SIEMENS公司专门为水泥行业开发的CEMAT系统。笔者有幸参与了整个自动化控制系统的安装调试和编程组态，总结一点心得如下。
　　1 基于SIMATIC PCS7的CEMAT系统
　　1．1 SIMATICPCS7简介
　　 SIEMENS公司近年新推出的SIMATIC PCS7系列产品已在水泥和钢铁工业等得到了广泛的应用，而基于SIMATIC PCS7系列的西门子全集成自动化系统(TIA)则是集成功经验与最新技术于一体的、全新概念的、面向工业过程控制的自动化系统。
　　 SIMATIC PCS7系统采用具有标准化、开放性、功能强大的关系型、分布式数据库作为平台，作为数据采集、数据处理、数据分析和生产过程控制管理系统的数据库支撑系统。关系型、分布式数据库平台不同于一般的数据库支撑系统，它能保证系统数据的完整性、一致性和系统各个部分数据的同步性，具备多种形式的数据查询、数据关联和数据索引方式。所以在对系统组态时，所有的数据和设置都自动地连入一个统一的数据库中。
　　1．2 CEMAT系统
　　 CEMAT是英语CEMent AuTomation的缩写，是在SIMATIC PCS 7基础上设计的，CEMAT系统在启动之前可获得整个系统详细的状态报告，不会出现任何不合理的驱动系统或组的启动，该系统采用似然性逻辑，不会发生不合理的路由选择。操作员可输入每个单独事件的注意事项，并由其他操作员读取。
　　 CEMAT系统采用集成的全局数据库和统一的组态工具，即SIMATIC程序管理器。在项目管理上，SIMATIC程序管理器从系统硬件和水泥生产工艺两个视角，同时进行管理。这两个视角在程序管理器中分别称为标准分级(Standard Hierarchy)和工艺分级(Plant Hierarchy)。其中标准分级主要管理系统的硬件，而工艺分级主要管理水泥工艺过程，它将整个水泥厂按工艺过程的要求，分为各个子系统，按水泥厂的实际结构采用分层的形式将各个子系统映射到控制器上。与传统DCS系统的模块相比，CEMAT系统的组态直接面向水泥工艺过程，且模块的I／O参数数量较少，工程与组态非常容易，可以显著减少编程错误，同时可以大大避免系统中资源的浪费。
　　 CEMAT系统有一个专门针对水泥行业开发的特征模块数据库，通过它能知道怎样去运作一个水泥厂，怎样通过诊断将故障停机时间降到最低，以及怎样将电动机、节气阀、传送带和工厂的测量结果互相结合起来。CEMAT系统还集成了CEMAT-KCS回转窑优化控制系统和CEMAT-MCS磨机优化控制系统。
　　2 SⅡMATⅡCCEMAT系统配置
　　 SIMATICCEMAT系统配置如图l所示。整个系统分为中控室操作管理层、现场控制室控制层以及本地和远程I／O设备现场层3个层次。
　　

　　
　　图1 SIMATICCEMAT系统配置
　　
　　 1)操作管理层：由4台操作员站(OS)、1台工程师站(ES)、打印机、UPS及质量控制系统等组成。操作管理层与控制层之间通过工业以太网Industrial Ethernet实现现场站(AS)、操作员站、工程师站等之间的通信。
　　 2)现场控制层：由4台现场站(1台AS414-3和3台AS416-3)组成。控制层与现场层之间通过现场总线ProfibusDP和ProfibusPA进行通信。
　　 3)现场层：由①本地I／O站ET 200M、②远程I／O站ET 200M、③DP／PA链接器、④现场中低压智能保护器、⑤交直流传动设备、⑥调速秤变频装置、⑦电动执行机构、⑧现场智能仪表包括总线式压力／差压变送器、⑨总线式温度变送器组成。通过ProfibusDP与现场站进行通信；⑧和⑨通过ProfibusPA与现场站通信。
　　3 CEMAT—KCS回转窑优化控制系统
　　该系统的工程师站、操作员站及现场站的功能特点，与常用的DCS系统相比，大同小异，不再赘述。
　　对回转窑采用自动化技术面临着几个重要的问题：回转窑控制的目的是控制回转窑内物料烧成的温度，而窑内温度无法进行直接测量，这就给控制系统的设计带来很大的难度。由于回转窑是一个复杂的工业对象，具有非线性、纯滞后、不确定性的特点，系统工况复杂多变，难以建立准确的数学模型，采用传统的控制方法难以获得理想的控制效果，而该控制系统对窑具有良好的控制功能。