6ES7277-0AA22-0XA0规格参数

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项目中的难点：

由于华新水泥项目中使用了大量的Profibus通讯，且第三方设备较多。初十分担心设备的混合通讯以及现场设备间的相互干扰。但在实际使用过程中，深刻的体会到现场总线技术所带来的方便。也感觉到西门子PCS7的开放性对华新水泥过程控制系统项目的帮助。由于第三方设备较多，使用大量的自编写的CFC功能块，正是由于PCS7的开放性能够为这些CFC功能块生成相应的BlockIcon、FacePlate、报警信息等DCS系统所必须的功能；不仅第三方设备可以这样处理，一些比较复杂的工艺过程也采用了同样的方法，取得了满意的效果，得到分公司生产维护人员的好评。在通讯调试过程中发现，调试设备通讯时应注意系统的接地，通讯电缆的短路，系统的等电位等因素都会导致系统总线的瘫痪。

六、华新水泥应用SIMATIC PCS7的项目情况

（近年投运窑生产系统以SIEMENS的PCS7+CEMAT为主）

宜都公司1#窑及2#窑----------PCS7V5.2                    

（一期于2003年2月，原为PCS7 V5.1采用SYBASE数据库；

二期于2005年9月，使用PCS7 V5.2，将原一期同步升级，均采用SQL数据库）

阳新公司1#窑及2#窑----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（一期于2004年3月，

二期将于2006年9月投运，并将一期项目合并，）

恩施公司----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（2004年9月）

武穴公司1#窑----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（2005年4月）

西藏公司----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（2005年7月）

苏州金猫8#窑----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（2005年9月）

武汉粉磨站----------PCS7 V6.0 + CEMATV6.0                    

（2006年3月）

云南昭通公司----------PCS7 V6.1 + CEMATV6.1                    

（2006年5月）

黄石公司4#窑----------PCS7 V6.1 + CEMAT V6.1                    

（2006年6月，原为ABB系统，后改造）

襄樊公司----------PCS7 V6.1 + CEMATV6.1                    

（2006年7月）

七、CEMAT系统

1）CEMAT系统介绍

CEMAT是英文CEMentAuTomation的缩写，CEMAT软件包是西门子公司专门为水泥行业开发的水泥控制系统。它是一个集成化的标准软件，具有多个专门用于水泥工厂过程控制优化的功能块，具有简洁的显示方式，不需附加的专家系统就可完成组态和参数设置。该软件包集成于PCS7系统，在PCS7集成的功能上增加了针对水泥工程的工程操作、故障诊断及联锁等功能块，是具有独特的、开放式的接口及经济的解决方案。

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，进行管理。这两个视角在程序管理器中分别称为标准分级(StandardHierarchy)和工艺分级(PlantHierarchy)。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，可以大大避免系统中资源的浪费。

2）CEMAT系统功能

水泥行业的基础自动化控制除了常规的电机控制、仪表信号监控外，还具有一些的特殊要求。如设备的成组控制（包括组启动、组暂停、组停止），两路阀的控制等，不同方式对同一控制设备有不同的启停要求。CEMAT软件具有多个水泥工程的专用功能块，可以方便的实现各种功能的控制。用户可根据控制要求连接相应的管脚实现控制。对于每个功能块均可使用在线查找帮助。以下介绍了常用的功能块的功能及应用：
   1）组（GROUP）功能块的应用：在CEMAT中特有的组（GROUP）功能块，可用于输送系统成组顺序启动；可方便的实现组启动、组单步（本组设备单机启动）、组暂停、组停止以及组间启停联锁。在实现输送系统或磨机顺序控制时，编程简单，动作可靠。
   2）DAMPER功能块的应用：可用于切断阀、调节阀、双向电机的控制，有模拟量和数字量控制输出。常用于风机入口阀门、两路阀等的控制。
   3）ROUTE功能块的应用：主要用于顺控路径的选择，如生料入窑/倒库选择、熟料入库选择等。
   4）单向电机（Unidirectional Drive）功能块应用：用于单向电机的手/自动控制，有外部速度信号及电流信号监控，适用多种电机设备的控制，如皮带电机（有速度开关信号监控联锁）、破碎电机（可设定电机电流监控联锁）。
   5）测量（Measuring value）功能块的应用：模拟量信号监控，该功能块多与CH_AI块联合使用，可在线更改输入的模拟量信号的量程。
   6）功能块的应用举例：在以下一个原料入配料仓组的程序中，应用了组（GROUP）、路径选择（ROUTE）、三通阀（DAMPER），单相电机（收尘风机、皮带输送机）功能块。整个程序结构清晰，调试方便。

   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

3）CEMAT系统在华新

华新水泥至今现已使用CEMAT系统十余套，其中包含V4.0一套， V6.0八套，V6.1三套。笔者有幸参与了其中9套的项目编程及调试工作，在学习和使用CEMAT系统的过程中，对其有一定程度上的了解和认识：

1．  CEMAT系统具有如下特点：

A.     方便的水泥厂故障诊断功能,方便的软件联锁功能；

B.     灵活便利的操作方式；减少故障时间；

C.    针对水泥行业的特殊指令；节约了开发人员大量的系统编程时间，从而保证了整个系统的开发进度;

D.    系统运行结果表明，CEMAT软件运行稳定，控制可靠，具有推广运用的价值;

2． 该系统能简单、方便地完成整个水泥厂的控制、管理，是用于水泥企业理想的DCS系统，该系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。稳定可靠，在线修改和调试方便，给操作人员和维护人员带来了很大方便，在高产、稳产、降低能耗和安全环保等方面发挥厂很大作用，达到了设计预期效果，创造了佳的经济效益和社会效益。

3．  CEMAT提供的BLOCKICON功能，可以自动生成图形图符，从而使得上位机的画面编程工作实现了“批量生产”，大大压缩了工作时间，保证了监控操作画面的同一和协调。从2004年起，在CEMAT的原始图符集的基础之上，华新水泥又对其进行了些许的修改和优化，使得其更能适应本集团公司的需要。例如在电机等图符上运用TOOLTIP鼠标文本提示功能，可以更加人性化的为终用户考虑。在这些小技巧的考证过程中，CEMAT的整合性和灵活性的兼顾，给每个人留下了深刻的映象。

4． CEMAT是基于PCS7针对水泥行业开发的专用扩展软件包，它的长远规划和建构的稳定和机动二者兼顾，特别是在调试过程中，让人感同身受，特别是系统工程师受益菲浅。清晰的逻辑控制理念，帮助大家理清思路，开拓视野；完善的细节管理，使严密的工程项目得到质量和时间保证；简洁的过程步骤，让后期维护控制和故障管理易于执行。例如：CEMAT在Measuring value测量功能块和Annunciation报警功能块中，都在画面上预留了SIMULATION使能按钮。这样，在现场条件不理想或完全不可能具备一定范围的情况下，生产工作人员可以在一定的授权及许可下，使用该功能从而减少不必要的停机造成损失。

5． 运用CEMAT系统的统一的编程标准，能够对企业工厂的管理起到一定程度上的辅助作用，从而使“助力企业生产管理”得以实现。在华新水泥超速发展的，人员流动大，在面向相同的控制系统，甚至是控制实现和画面监控等方面，可以缩短对新生产线的熟悉周期，节约人员的消耗。并且，可以在组织和技术管理层面上，建立统一的标准，即可以摒弃不良的工作习惯，又能够互相对比参照，终达到效益和效率的大优化。

6． CEMAT系统已经作为强大的平台，为华新水泥提供了更宽广的自动化优化的空间。例如：在新版本V6.1中，CEMAT系统已经为SIEMENS的MES作了部分的相应的预处理，可以为将来的制造执行系统做好准备。窑优化KCS和磨优化MCS也会在CEMAT系统中实现其强大的功能。

八、 应用体会

1、 全集成自动化（TIA）为现代化企业的生产和管理提供的方便；
2、现场总线技术的应用节约了大量的现场信号电缆，带来的方便的也提高了项目的经济效益。Profibus通讯协议的透明允许多厂家开发符合协议的总线设备，为用户选型提供了广阔的空间；
3、 SIMATIC PCS 7的开放性为编程人员带来的方便；

4、运行维护费用低:自动控制水平高，运行人员少；

5、西门子全集成自动化控制系统PCS7具有过程控制系统的所有特性和功能，过程控制简单而安全、方便信息网络和现场总线及仪表的集成，设计模块化，系统的扩展性强，是水泥生产过程中理想的集成运行平台.

九、 控制系统完成的功能
　　
　　SIMATICPCS7是西门子公司结合先进的计算机软、硬件技术，在西门子公司S5，S7系列可编程控制器及bbbEPERM系列集散系统的基础上，面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。
　　SIMATICPCS7采用的上位机软件WinCC作为操作和监控的人机界面，利用开放的现场总线和工业以太网实现现场信息采集和系统通讯，采用S7自动化系统作为现场控制单元实现过程控制，以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。
　　SIMATICPCS7采用符合IEC－1131－3的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及编程语言。现场设备库提供大量的常用的现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作，缩短工程周期。

十、 参考文献

1、 西门子工业网络通讯指南。
2、 西门子自动化专家论文集（2004）
3、 西门子 Profibus总线通讯技术

4、 西门子中文网站

十一、结束语

　　PCS7控制系统运行系统稳定、可靠。极大地提高了劳动生产率，该系统有效地解决了生产中的很多问题，如减少了生产过程中的突发故障，缩短了生产准备时间和抢修时间，减少了工人的劳动强度，为华新水泥生产创造了可观的经济效益和社会效益，达到了节能、降耗的目的。

项目简介

火力发电厂锅炉的单炉/单磨燃煤的计量准确问题一直是 影响电厂发电成本正平衡统计的顽症，更是燃煤发热量和锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题，大多数早 期的火力发电厂都存在着生产成本核算方面的问题。某电厂曾委托本公司对该厂的输煤控制和入炉煤计量系统进 行全面改造，以解决生产成本核算问题。鉴于该工程要在整个电厂正常发电的情况下进行，且改造的内容比较大, 涉及的面比较广，决定分两步对该项目进行改造，先期进行输煤控制系统的改造，而后进行输煤入炉煤软测量 的改造，以期终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本 核算的目的。

配置及设备特点

该电厂的输煤工艺系统比一般的火力发电厂要复杂得多, 它先后由一、二期工程来构成现在的输煤系统，两个系统之间即独立又有相互交叉的工艺连接，要为六台发电 机组供煤。本次仅涉及煤场至入炉煤斗之间的输煤控制系统设备改造，但为了安全可靠地实现改造，又不影响 所有机组的正常运行，将该项目分两步进行；步先将输煤控制系统改造，而后再将入炉煤计量部分改造, 本文所介绍就是部分的内容。其工艺布置如图：

各工艺段所包含的设备有输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机、滚轴筛、带式除铁器、圆盘除铁器、精细除铁器、犁煤器、切换挡板、拉绳开关和跑扁开关等组 成。其它如撕裂，打滑，堵煤等保护开关均不进本控制系 统。

系统结构

根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求；我 公司推荐采用SIEMENS TIA的系统结构。以满足输煤系统狭长的输煤栈桥在一侧布置的电缆桥架，该桥架既要敷设6000VAC动力电缆，又要敷设控制和通讯电缆，电缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通 讯质量，甚至于使得控制系统不能正常工作。为此我公司 选用PROFIBUS-DP现场总线来组成网络。用光电交换机 OLM来完成与主控制器之间的信号交换，因为采用了光纤传输通讯，可将电磁场对通讯设备的干扰影响降至低 程度，真正达到阻断干扰的目的。

它以主控制器AS-417-2作为主站，通过以太网交换机 ESM连接到四台安装有以太网卡CP-1613的工控机上，每台的HIM系统界面选用WIN  CC  V5.2版本，主控制器除了 自身带有的 PROFIBUS-DP接口外，又配了一块 PROFIBUS-DP模件；这样可以组成两个相对独立的光纤环网，亦便于两个输煤系统的布置；一个接口连接一期输煤系统上的六只OLM光电交换机，另一个接口连接二期输煤系统上的五只OLM光电交换机。其系统拓扑图如右图。

结束语

由于工艺控制技术规定的要求，所有控制设备都必须配置 就地控制开关按钮，这里选用了开关按钮盒作为就地控制所需。但由于按钮盒与电机启动器不能在Asi层之间 直接进行相互通讯，而必须通过主控制器方能完成它们之间的数据交换，为此这种配置不能满足就地后备控制的技 术要求。SIEMEN现场执行器MOTOR  STARTER的停产是本方案的大遗憾。

本控制系统由于当时存在经费问题，没有选用H型冗余控制器，应该是本控制系统不足的地方。该项目是老厂改造项目，有些控制设备不能作彻底改造，亦带来了些须 遗憾。对于像输煤系统的控制如果能在新建厂设计时就将控制与电气高、低压开关、变频设备、燃料计量一起整体 考虑，那将是一套很完整的TIA系统。

F.lliCarlessi（Urgnano-Bergamo,意大利）已经从事制造烘干和加工皮革的设备40多年了，产品出口到世界各地。为了对顾客的需求能够灵活的反应，他们一直在寻找创新的技术——比如LOGO!。

公司的新成员是一台能够为皮革染色、清洗并再装入的机器。根据产品类型，2到4个LOGO!230R将安装到“系统控制中心”。

F.lliCarlessi的工程师MassimoSignorino解释说：“我们一直在寻找新的解决方案，以此来让机器操作员的工作变得简单，并减少机器的停机时间、提高生产率，保证质量。我们选择了LOGO!，因为使用它后功能设计简单了许多。”

低成本获得的灵活性当皮革染色过程完成后，LOGO!马上启动染色保持的恢复过程，没有任何的浪费。技术人员讲解说，在那以后自动冲洗步骤开始。根据需要染色的产品，空气、水、稀释剂的输入是轮流进行的。当设备清空后，开始下一步的染色皮革的装载过程。在过去整个过程是通过PLC系统来控制的，这系统非常昂贵；或者是通过用轮轴操作的电机系统来控制，该方案操作循环缺乏灵活性。由于LOGO!的灵活性和经济性，我们不仅能够减少70-80%的成本，还能在不需要关闭设备的情况下根据实际情况改变循环时间。使用LOGO!后，我们能够给我们的客户提供可以很容易适应市场需求的设备。

工艺系统

本项目符合标准的电站工艺，工艺流程图如下图所示，本机组基本运行方式为两炉一机母管制、定压运行(存在单台炉机运行的工况)。正常时，减温减压器不投入运 行；当汽机故障时，减温减压器投入运行，保证热用户汽源的稳定。SIEMENS   PCS7  PS过程控制系统的模拟量(MCS)、顺序控制(SCS)、数据采集和处理(DAS)、燃烧器管理系统(FSSS)、汽机跳闸保护(ETS)等功能，以满足各 种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。

锅炉、汽机和主要辅机可设置保护系统，当检测到危险工况或关键的过程变量超过允许值时使系统及辅机跳闸，采用冗余和分散的跳闸原则以获得防止系统拒动和误动的充 分保证。

系统特点

· 为了保证系统的稳定运行，我们采用的系统软件平台为 英文bbbbbbS NT4.0系统。

· 采用了应用于电站控制的PS软件包，组态方便合理，节 省了大量的时间和人力并且易于扩展。

· 在OS上应用了客户机－服务器系统

· 冗余功能

- 硬件冗余：控制器冗余系统可以实现双控制冗余切换的功能，当主控的CPU出现故障时，另一CPU自动地接替主控CPU的工作，切换时间为毫秒级。

- 通讯冗余功能：在本项目中采用了符合PROFIBUS-DP 协议的ET200MI/O站冗余通讯接口和电缆，实现了与双CPU的冗余通讯。

- 电源冗余:在给CPU和模件供电中采用了电源冗余配置。

· 过程控制系统的监视、报警和自诊断功能高度集中在CRT上和在打印机上打印，控制系统可在功能和物理上 进行分散。

结束语

在控制系统具体设计中，我们采用了应用于电站控制的 PS软件包，使得组态方便合理，易于扩展并节省了大量的时间和人力。在冗余功能控制方面，控制器冗余系统可 以实现双控制冗余切换的功能，切换时间为毫秒级；通讯上采用了符合PROFIBUS-DP协议的ET200MI/O站冗余通讯接口和电缆，实现了与双CPU的冗余通讯；还在给CPU和模件供电中采用了电源冗余配置。过程控制系统的监视、报警和自诊断功能都高度集中在CRT上和在 打印机上打印，控制系统可在功能和物理上进行分散。