CN202421872U

CN202421872U - 回转窑生产过程优化及专家控制系统

Info

Publication number: CN202421872U
Application number: CN2012200109231U
Authority: CN
Inventors: 李臣明; 章微微
Original assignee: JIANGSU RICH AUTOMATION CO Ltd
Current assignee: JIANGSU RICH AUTOMATION CO Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-11

Abstract

本实用新型涉及一种回转窑生产过程优化及专家控制系统，其包括：工程师站、属性服务器组、操作员站组、连接服务器组连接在一双星型冗余网络上；双星型冗余网络上还连接有用于实施现场监控的多个控制器；的控制器分别设于回转窑的矿山控制站、原料磨远程站、原料磨控制站、窑尾控制站、窑头控制站、煤磨远程站、煤磨控制站和熟料库远程站；双星型冗余网络的网络拓扑结构为双星形的光纤以太网络，工程师站使用工业以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试。连接服务器负责整个系统的数据读取，储存和传输。属性服务器负责整个系统的运行、同步、属性管理以及授权管理等功能。

Description

回转窑生产过程优化及专家控制系统

技术领域

本实用新型涉及分散控制系统的技术领域，具体是一种回转窑生产过程优化及专家控制系统。

背景技术

在传统控制系统中，系统的运行排斥了人的干预，人-机之间缺乏交互。控制器对被控对象在环境中的参数、结构的变化缺乏应变能力。传统控制理论的不足在于它必须依赖于被控对象严格的数学模型，试图对精确模型来求取最优的控制效果。而实际的被控对象存在着许多难以建模的因素。

专家控制系统是基于相关领域专家的知识和经验进行推理、决策来完成控制目标的自动控制系统。专家控制系统能处理定性的、启发式或不确定的知识信息，经过各种推理来达到系统的任务目标。专家控制系统为解决传统控制理论的局限性提供了重要的启示，二者的结合导致了专家控制这一方法。

分散型计算机控制系统又名分布式计算机控制系统，简称分散型控制系统（Distributed Control System即DCS）。分散型控制系统综合了计算机（Computer）技术、控制（Control）技术、通信（Communication）技术、CRT显示技术，即4C技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能。先进的分散型控制系统将以计算机集成制造系统（CIMS）为目标，以新的控制方法、现场总线智能化仪表、专家系统、局域网络等新技术，为用户实现过程控制自动化与信息管理自动化相结合的管控一体化的综合集成系统。

分散型控制系统采用分散控制、集中控制、综合管理和分而自治的设计原则。系统安全可靠、通用灵活性、最优控制性能和综合管理能力，为工业过程的计算机控制开创了新方法。

如何提供一种结构简单、可靠性较高的回转窑生产过程优化及专家控制系统，是本领域的技术难题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、可靠性较高的回转窑生产过程优化及专家控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种回转窑生产过程优化及专家控制系统，包括：用于回转窑生产过程优化的工程师站、由多个属性服务器构成的属性服务器组、由多个操作员站构成的操作员组、由多个连接服务器构成的连接服务器组；所述工程师站、属性服务器组、操作员站组、连接服务器组连接在一双星型冗余网络上；双星型冗余网络上还连接有用于实施现场监控的多个控制器，所述的控制器分别设于回转窑的矿山控制站、原料磨远程站、原料磨控制站、窑尾控制站、窑头控制站、煤磨远程站、煤磨控制站和熟料库远程站。

所述工程师站和操作员站包括计算机，所述控制器为基于导轨安装的模块化的控制器（型号为AC800M，CPU类型为PM864K01，用于与现场通讯设备和IO模块通信）。采用双星型冗余网络，适于确保功能安全与信息安全。

所述控制器所长的现场站包括：

1. 现场站LCS00：石灰石破碎、石灰石堆料系统。

2. 现场站LCS011：1#原料粉磨、1#生料均化库顶、1#废气处理。

3. 现场站LCS012：2#原料粉磨、2#生料均化库顶、2#废气处理。

4. 现场站LCS02：生料均化库底、生料入窑、烧成窑尾及烧成窑中。

5. 现场站LCS03：烧成窑头、熟料库顶。

6. 现场站LCS051：＃1煤粉制备及煤粉计量、煤粉输送公共部分。

7. 现场站LCS052：＃2煤粉制备及煤粉计量、原煤取料系统。

8. 远程站RCS052：原煤破碎系统、煤堆料系统、原煤取料机、辅助原料堆料系统。

9. 远程站RCS011：原料配料、水泵房、原料输送至配料站顶。

10. 远程站RCS012：原料配料、压缩空气机站。

11. 远程站RCS07：熟料输送、熟料散装库。

所述双星型冗余网络为网络拓扑结构为双星形的光纤以太网络，网络设备选用了22台Hirschmann工业级以太网交换机设备，中控与各自过程控制站现场采用光纤接口；所有RJ45接口速率均为10/100MB自适应；所有光纤接口速率为100MB。

所述工程师站使用工业以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试。

所述连接服务器负责整个系统的数据读取，储存和传输。

所述属性服务器负责整个系统的运行，同步，属性管理，以及授权管理等功能。

每一个控制器都具有冗余的电源，通信接口冗余。其中1个控制器中央处理单元采用MPC860处理器，时钟频率48MHz，运算速度为0.27ms/1000条指令，每个控制器具有700点I/O能力，执行周期为5ms。其中1个控制器中央处理单元采用MPC860处理器，时钟频率48MHz，运算速度为0.27ms/1000条指令，每个控制器具有700点I/O能力，执行周期为5ms；其他控制器中央处理单元采用MPC862处理器，时钟频率96MHz，运算速度为0.13ms/1000条指令，每个控制器具有1000点I/O能力，执行周期为5ms；1个控制器中央处理单元MPC866处理器，时钟频率133MHz，运算速度为0.11ms/1000条指令，每个控制器具有1400点I/O能力，执行周期为5ms。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本实用新型中的控制系统为DCS的体系，其结构为三级。第一级为分散过程控制级；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。该系统是面向工厂自动化的新一代开放式系统，全面支持总线技术，系统通信采用标准以太网，系统结构具有很强的扩展能力。各级之间由通信网络连接，级内各装置之间由本级的通信网络进行通信联系。为确保整个工艺装置安全、连续、稳定高效地运行，控制系统采用冗余连接/属性服务器，冗余通讯网络。系统具备完整的故障自诊断功能，任何系统故障都有报警显示，方便客户排除故障，系统可以在不断电的情况下更换故障卡件。所有提供的设备都以经过考核验证后的硬件和软件为基础，绝不是用正在开发中的硬件和软件。系统硬件按模块化设计和搭配，并可以做到在线更换和调整。系统的硬件设计能够防止客户将卡件插错槽位而造成硬件损坏。（2）本实用新型的控制系统采用800XA控制系统，800XA是一个功能强大的、操作便利的、性能优化的人机接口。800XA在Windows 7的基础上建立了一个安全系统。它确保只有被授权人员方可访问生产过程、编辑组态或进行系统维护。Windows 7授权用户被提升为800XA用户，对有关用户类型、操作及维护设备范围等进行授权。800XA具有一个监视记录，它随时记录所有违例访问，写操作及报警确认。此监视记录便于进行事故追忆，优化管理。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的回转窑生产过程优化及专家控制系统的结构示意图。

具体实施方式

见图1，本实施例的回转窑生产过程优化及专家控制系统，包括：工程师站、由多个属性服务器构成的属性服务器组、由多个操作员站构成的操作员组、由多个连接服务器构成的连接服务器组；所述工程师站、属性服务器组、操作员站组、连接服务器组连接在一双星型冗余网络上；双星型冗余网络上还连接有用于实施现场监控的多个控制器（图1给出的第一、第二、第三和第四控制器仅为示意，并非限于4个控制器），所述的控制器分别设于回转窑的矿山控制站、原料磨远程站、原料磨控制站、窑尾控制站、窑头控制站、煤磨远程站、煤磨控制站和熟料库远程站，分别用于：矿山控制站，原料磨远程及控制站，窑尾、窑头控制站，煤磨远程、控制站。

所述工程师站和操作员站包括计算机，所述控制器为基于导轨安装的模块化的控制器（型号为AC800M，CPU类型为PM864K01，用于与现场通讯设备和IO模块通信）。

连接服务器通过工业以太网与控制器网络和服务器网络进行连接，通过OPC server进行数据的读取和传输。

属性服务器通过工业以太网和服务器网络进行连接，负责整个800xA系统的运行，同步，以及属性管理。

工程师站使用工业以太网与过程站及其它设备进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试。

操作员站为符合配置的标准工业级DELL计算机，安装800xA base软件，运行在Windows 7操作系统上；每一个操作员站都是冗余数据网络上（工业以太网）的一个节点；操作员站可冗余使用，即任何一台出现故障时，其功能都可以在其它操作站上实现；操作员站之间数据及画面完全可以共享。即：虽然操作员站的使用各有分工，但任何显示和控制功能均能在任一操作员站上完成；显示功能：支持一系列标准预定义显示，如总貌显示、回路面板显示（面板也可以根据用户要求实现自定义）、控制组显示、趋势显示、报警显示、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；任何LCD画面更新时间小于2秒，且可以由编程软件定义；操作员通过键盘、轨迹球或鼠标等操作方式发出的任何指令均可在1秒内或更短的时间内被执行；从操作员发出指令到被执行完毕的确认信息在2秒内或更短的时间内在LCD上反映出来；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；趋势显示：系统支持趋势组态，趋势点数量无软件限制，画面可以进行灵活操作，同时支持FTP协议数据远传功能；实时操作记录及打印。

800xA系统提供了高度的容错能力以保障系统的长时间稳定运行。系统中IO，控制器，控制网络，连接服务器，属性服务器以及操作站等都可以选择冗余配置并且具备故障时的自动切换功能，以最大限度的保障系统运转的稳定性。

AC 800M控制器之间进行通讯是通过认证的TCP/IP控制网络（CONTROL Network)，它是具有高性能和高可靠性的实时LAN，基于国际标准，如MMS（制造业信息规范-ISO9506，TCP/IP和以太网。运行速率为100Mbps且可冗余配置 - 为此可使用RNRP（冗余网络路径协议）协议。如果主控制器故障，将无扰动地自动切换到备用控制器，不会影响到其它任何程序的应用。

800xA系统通过使用ABB开发的RNRP技术来实现系统网络的冗余。当一条物理网络出现故障时，整个系统可以自动切换到另一个物理网络中去。

控制器实现了多种冗余选项，即可实现最大的可用性。控制和I/O 子系统中所有关键领域均可采用冗余。这些领域包括控制网络、现场总线、内部总线、电源、CPU 和I/O。主电路中发生故障时会平滑切换到备用电路，确保运行无间断。

如某个控制器发生故障，则可通过子系统的通讯总线隔离与切换方案，保持现场总线通讯冗余功能不受损害。

在冗余控制器运行过程中，随时可以通过工程师站软件实现主从控制器的切换。

本实施例的回转窑生产过程优化及专家控制系统配置了2个远程S800I/O站2个站通过Profibus通讯模件，连接到AC800M控制器的Profibus master接口CI854上，I/O站非冗余。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。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种回转窑生产过程优化及专家控制系统，其特征在于包括：工程师站、由多个属性服务器构成的属性服务器组、由多个操作员站构成的操作员组、由多个连接服务器构成的连接服务器组；

所述工程师站、属性服务器组、操作员站组、连接服务器组连接在一双星型冗余网络上；

双星型冗余网络上还连接有用于实施现场监控的多个控制器，所述的控制器分别设于回转窑的矿山控制站、原料磨远程站、原料磨控制站、窑尾控制站、窑头控制站、煤磨远程站、煤磨控制站和熟料库远程站；

所述工程师站和操作员站包括计算机，所述控制器为基于导轨安装的模块化的控制器。