【摘 要】：為了穩(wěn)定水泥生產過程質量,、提高生產效率，運用西門子CEMAT軟件對某2500t/d新型干法水泥廠的自動控制系統進行了全新設計,。系統運行結果表明,，CEMAT軟件運行穩(wěn)定、抗干擾能力強,、操作維護方便,，極大地降低了操作人員的勞動強度，為水泥廠的正常生產提供了可靠的保證,，具有推廣運用的價值,。

　　四川廣安市的利萬布森水泥廠為2500t/d新型干法水泥廠，其基礎自動化控制系統控制范圍包括原料破碎,、生料磨,、窯頭系統、窯尾系統,、水泥磨系統到包裝系統整條生產線,。控制系統采用了西門子PCS7系統,，并應用了西門子水泥行業(yè)專用軟件CEMAT軟件,。

1 系統結構
　　西門子PCS7過程控制系統是集DCS、總線I/O以及PLC為一體的新型全集成控制系統,。具有分散控制,、集中管理、安裝方便,、成本低和維護管理智能化等特點,。
　　CEMAT軟件包是西門子公司專門為水泥行業(yè)開發(fā)的水泥控制系統,。是一個集成化的標準軟件，具有多個專門用于水泥工廠過程控制優(yōu)化的功能塊,，具有簡潔的顯示方式,，不需附加另外的專家系統就可完成組態(tài)和參數設置。該軟件包集成于PCS7系統,，在PCS7集成的功能上增加了針對水泥工程的工程操作,、故障診斷及聯鎖等功能塊，是具有獨特的,、開放式的接口及經濟的解決方案,。1971年至今，CEMAT軟件包已在世界范圍已經成功使用了438套,。具有如下特點：方便的水泥廠故障診斷功能,；方便的軟件聯鎖功能；靈活便利的操作方式,；減少故障時間,；針對水泥行業(yè)的特殊指令。

2 控制系統構成
　　本自動控制系統采用控制網,、監(jiān)控網,、現場總線三級控制網絡構成系統。系統硬件配置及網絡結構見下圖,。

2.1控制網
　　控制網采用工業(yè)級交換機由光纖構成冗余環(huán)網,，通信速率100Mbit/s。根據控制站的分布共配置5臺交換機,，設備包括：1臺工程師站（配A3噴墨打印機1臺）,；2臺互為冗余的數據庫服務器；2臺A3激光網絡打印機,；5個控制站,。
其中冗余服務器用于歷史數據記錄、性能計算,、報表,、SOE、事故追憶,，可向操作員站,、上位計算機提供數據庫服務。兩臺服務器互為冗余配置了兩個網卡：西門子的專用通訊網卡1613和通用網卡,，分別用于與控制站及操作員站的通訊,。
　　5個控制站采用了AS416-2做主控制站，分別為生料磨PLC,、窯頭PLC,、窯尾PLC,、水泥磨PLC、包裝PLC,。AS416-2控制站集成了CPU416-2模件,，CP443-1以太網通訊模件，PS407電源模件及9槽機架,，可實現現場設備的運行狀態(tài)監(jiān)測,、數據采集及處理、自動閉環(huán)回路控制,、電氣設備開關控制等系統控制功能,。 圖1 DCS控制系統配置圖
2.2監(jiān)控網
　　冗余服務器、5臺操作員站（HMI）采用2臺交換機構成監(jiān)控網,。其中中控室4臺操作員站,，包裝車間操作室1臺操作員站。所有操作員站配置相同,，采用客戶機/服務器（C/S）模式,。HMI可實現設備成組及單機操作、動態(tài)測量數據,、報警,、事件記錄、歷史趨勢觀察等功能,。對于所有控制對象提供面板，使用戶可以操作和診斷回路,?？梢燥@示所操作的測量位置的所有信息，也可防止意外操作,。

2.3現場總線
　　控制站采用AS416-2控制站和ET200M遠程I/O構成現場控制網絡,，采用Profibus-DP通訊協議，通信速率設置：1.5Mbit/s,。由于原料破碎站距離生料磨電氣室的電纜長度約500米,，為保證通訊速度，破碎站與生料磨主站間采用了一對OLM（光纖璉路模件）,，采用光纖連接,，實現Profibus-DP通訊。

3 控制系統功能簡介
　　PCS7系統軟件采用SIMATIC程序管理器,，可對項目進行管理,、處理、歸檔和建立文件,。對于一個項目管理,，可有工廠視圖,、組件視圖、過程對象視圖3個不同的視圖,，同時進行管理,。其中，組件視圖主要管理系統的硬件,，如控制器,、系統總線、I/O系統等,；工廠視圖主要管理工藝過程,，它將整個工廠按工藝過程的要求，分為各個子系統,，然后將各子系統映射到控制器上,；過程對象視圖用于對所有控制對象的參數進行管理。
　　在SIMATIC程序管理器下,，可以使用多種組態(tài)工具,，無論采用何種組態(tài)工具，生成的組態(tài)數據都自動存到一個同一的數據庫中,。組態(tài)工具有：CFC（連續(xù)功能圖）,、SFC（順序功能圖）、STEP7,、SCL（結構化的控制語言）和WinCC（SIMATIC視窗控制中心）等,。
　　CFC是一種簡潔的圖形組態(tài)工具，主要用于連續(xù)過程的自動化控制任務的組態(tài),，為系統主要編程工具,。CFC組態(tài)以功能塊為基礎的，系統配置了很多預編程的功能塊,。這些功能塊以庫的形式體現,。每個功能塊都有一個參數表，可根據實際工藝要求選擇不同的參數,。每個CFC由多個分區(qū)構成（可以任意插入,，由字母A-Z任意排列），每個分區(qū)由6頁組成,。功能塊之間的連接可以在相同或不同的CFC之間的相同或不同的分區(qū)的頁面上進行,，連接標記由系統自動標出。因此,，采用CFC可以完成很復雜的大型控制任務,。此外，CFC還具有圖中圖功能,，即將同類的控制功能（或方案）組態(tài)成樣板CFC圖,，以后組態(tài)時可以多次在其它CFC圖中插入樣板CFC圖,，直接對樣板圖進行連接，這樣可以節(jié)省大量的組態(tài)時間,。
　　水泥行業(yè)的基礎自動化控制除了常規(guī)的電機控制,、儀表信號監(jiān)控外，還具有一些的特殊要求,。如設備的成組控制（包括組啟動,、組暫停、組停止）,，兩路閥的控制等,，不同方式對同一控制設備有不同的啟停要求。CEMAT軟件具有多個水泥工程的專用功能塊,，司方便的實現各種功能的控制,。用戶可根據控制要求連接相應的管腳實現控制。對于每個功能塊均可使用在線查找?guī)椭?。以下介紹了常用的功能塊的功能及應用：
　　1）組（GROUP）功能塊的應用：在CEMAT中特有的組（GROUP）功能塊,，可用于輸送系統成組順序啟動；可方便的實現組啟動,、組單步（本組設備單機啟動）,、組暫停、組停止以及組間啟停聯鎖,。在實現輸送系統或磨機順序控制時,，編程簡單，動作可靠,。
　　2）DAMPER功能塊的應用：可用于切斷閥,、調節(jié)閥、雙向電機的控制,，有模擬量和數字量控制輸出,。常用于風機入口閥門,、兩路閥等的控制,。
　　3）ROUTE功能塊的應用：主要用于順控路徑的選擇，如生料入窯/倒庫選擇,、熟料入庫選擇等,。
　　4）單向電機（Unidirectional Drive）功能塊應用：用于單向電機的手/自動控制，有外部速度信號及電流信號監(jiān)控,，適用多種電機設備的控制,，如皮帶電機（有速度開關信號監(jiān)控聯鎖）、破碎電機（可設定電機電流監(jiān)控聯鎖）,。
　　5）測量（Measuring Value）功能塊的應用：模擬量信號監(jiān)控,，該功能塊多與CH_AI塊聯合使用,，可在線更改輸入的模擬量信號的量程。
　　6）功能塊的應用舉例：在以下一個原料入配料倉組的程序中,，應用了組（GROUP）,、路徑選擇（ROUTE）、三通閥（DAMPER）,，單相電機（收塵風機,、皮帶輸送機）功能塊。整個程序結構清晰,，調試方便,。
3 結束語
　　本系統由于采用西門子CEMAT軟件，節(jié)約了開發(fā)人員大量的系統編程時間,，從而保證了整個系統的開發(fā)進度,。系統運行結果表明，西門子的CEMAT軟件運行穩(wěn)定,，控制可靠,，具有推廣運用的價值。