1. 項目簡介
1.1項目所在地字管，項目所在公司企業(yè)見解，公司企業(yè)的行業(yè)簡要背景
     華新水泥股份有限公司是一個有著百年歷史、享譽國內(nèi)外的國家大型水泥骨干企業(yè)柄楼，前身為1946年9月28日創(chuàng)建于湖北黃石的華新水泥股份有限公司大冶水泥廠。當(dāng)年向美國愛立斯公司洽談訂購了兩條3.5*145M大型水泥濕法旋窯和配套設(shè)備翻萨，建設(shè)成了當(dāng)時“遠(yuǎn)東第一”翅陪，后來一直享譽中外的華新水泥廠墙目，即今天的華新水泥股份有限公司。
     1994年12月31日又信，公司新建的2000t/d水泥熟料生產(chǎn)線一次點火成功投產(chǎn)胰绢，由此公司實現(xiàn)了濕法工藝向先進(jìn)的干法工藝的歷史性轉(zhuǎn)變。
進(jìn)入“十五”以來抛冗，華新進(jìn)入了飛速發(fā)展期切省，到目前為止，華新水泥股份有限公司建設(shè)新型干法窯共１０條帕胆，粉磨站共8個朝捆。
 

圖1-1：華新（武穴）水泥有限公司

 
     華新水泥股份有限公司武穴分公司地處“鄂東門戶”武穴市，是中國著名水泥企業(yè)集團(tuán)華新水泥股份有限公司懒豹，旗下最大的分(子)公司芙盘，規(guī)劃年產(chǎn)水泥1000萬噸，一期工程為一條日產(chǎn)6000噸的新型干法水泥生產(chǎn)線脸秽，具備年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料200萬噸儒老，優(yōu)質(zhì)水泥250萬噸的能力。一期工程于2004年4月29日開工興建记餐，2005年4月26日點火投產(chǎn)驮樊，現(xiàn)運行正常。
1.2項目的簡要工藝
     新型干法水泥生產(chǎn)已成為當(dāng)代水泥工業(yè)發(fā)展的主流和最先進(jìn)的工藝片酝。整條生產(chǎn)線分為三個階段：(1)生料制備 (2)熟料煅燒  (3)水泥的制成以上三個階段可以簡稱為“兩磨一燒”囚衔。
1.3華新武穴工程工藝流程
     華新武穴熟料生產(chǎn)線在水泥生產(chǎn)過程中,大致經(jīng)過了原料開采、原料破碎雕沿、生料配料练湿、生料粉磨、熟料煅燒荡西、水泥粉磨谴疾、水泥包裝及輸送等過程。

圖1-2：武穴水泥磨工藝生產(chǎn)線監(jiān)控圖

 
2. 為什么選擇智能儀表取代II型儀表

2.1 國內(nèi)現(xiàn)場儀表的發(fā)展
     過程控制儀表是水泥生產(chǎn)自動化中不可缺少的一部分, 而在50 年代, 過程儀表基于 3～15psi 氣動標(biāo)準(zhǔn)信號, 60 年代后發(fā)展了  4～20mA(DC) 信號標(biāo)準(zhǔn), 80年代后---4～20mA(DC) 標(biāo)準(zhǔn)信號和智能儀表并存蹲楷。
     然而蠕艳，II型儀表存在參數(shù)不易調(diào)整, 現(xiàn)場人員不易控制；還有互換性差等缺點茬蒿，
隨著計算機(jī)技術(shù)磺则、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展附扭，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式發(fā)生了較大變化, 現(xiàn)場總線技術(shù)的智能儀表等產(chǎn)品應(yīng)運而生牧俩。
2.2 西門子PA儀表的特點
2.2.1 溫度變送器
     SITRANS T3K PA 將來自熱電阻和熱電偶的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。測量值通過微處理器叔寓，轉(zhuǎn)化為PROFIBUS PA上的溫度輸出和其它狀態(tài)參數(shù)。傳感器、量程贱甥、故障信息都可以編程設(shè)定，因此趁尼，SITRANS T3K PA能夠提供您各種各樣可能的診斷和模擬的功能。
     高度的安全性----工作電流小于11mA猖辫。出于安全考慮酥泞，在故障事件中，總線電流減少到小于14mA啃憎。
     快速芝囤，無故障參數(shù)化----SITRANS T3K PA結(jié)構(gòu)緊湊，可安裝在帶蓋的B型接線盒中辛萍。此外悯姊，在參數(shù)設(shè)定方面，它還可以利用方便的SIMATIC PDM軟件進(jìn)行編程贩毕。
 SITRANS T3K PA帶有的保護(hù)功能：
電流限值：在出現(xiàn)故障時悯许，避免總線過載，維護(hù)其它正確運行節(jié)點的數(shù)據(jù)流通耳幢；
極性顛倒保護(hù)：使總線線路按要求連接岸晦；
EMC濾波：在有電磁干擾時防止誤動作；
2.2.2 壓力變送器
     SITRANS P DSIII PA系列壓力變送器適用于非腐蝕性和腐蝕性氣體痪僵、蒸汽和液體的壓力測量。標(biāo)準(zhǔn)量程寬倍挚，從0.1至40MPa暮诫。該變送器即可使用三個輸入鍵在現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，并可在數(shù)字表頭上觀察測量結(jié)果绪忙、出錯信息和操作模式参唆。又可通過一個SIMATIC PDM工具軟件在線測試狀態(tài)值和診斷值。SITRANS P DSIII 系列變送器特點：
可靠性
穩(wěn)定性
超強(qiáng)的診斷功能
·  超限監(jiān)測肘渔。當(dāng)壓力值超限躯殷，或錯誤信號產(chǎn)生時，其發(fā)生的頻繁度繁莲、時間独府、幅度、都將作為異常事件被記錄拢胆。及時掌握生產(chǎn)過程中發(fā)生的異常情況婆沟。
·  可以通過軟件輸入一個值，修正正常范圍內(nèi)的漂移情況猛计。
·  內(nèi)置維護(hù)計數(shù)器唠摹，可以記錄變送器調(diào)校次數(shù)爆捞。根據(jù)連續(xù)性理論，此功能可用于保證變送器的最大使用精度勾拉。
·  變送器內(nèi)的仿真功能煮甥，可基于已定義的數(shù)值檢查變送器電子部分和整個回路，以獲得以下重要信息：變送器電子部分是否正常工作藕赞？多少壓力時產(chǎn)生超限響應(yīng)?調(diào)節(jié)回路是否正常苛秕？所有顯示功能是否起作用？
     及時檢測變送器顯示電子單元或測量元件的出錯信號找默，及時更換艇劫，無需重新調(diào)校。
2.2.3 雷達(dá)物位計
     STRANS LR400是一款24GHz連續(xù)波調(diào)頻工作方式的微波雷達(dá)物位計惩激，最大量程可達(dá)45米店煞，改進(jìn)型的量程升級至50米；喇叭口可以根據(jù)客戶的實際需要加長风钻，可以完全滿足水泥廠中各種不同高度的倉的要求顷蟀。
     可以通過紅外手持編程器直接對儀表進(jìn)行編程，也可以使用SIMATIC PDM 軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程編程缎选。除此之外展管，它還有以下特點：
1) 高頻、耐高溫特性否胜，使其很好地用于諸如生料瓣老、熟料、成品水泥忽愧、粉煤灰等介質(zhì)的測量應(yīng)用中崇已，測量結(jié)果可靠、穩(wěn)定脑苫、準(zhǔn)確贱起。
2) 先進(jìn)的回波處理算法——聲智能技術(shù)，能夠?qū)⒄婕倩夭ㄐ盘枀^(qū)分開來舱踊，從而保證測量的可靠性迫扫。
3)采用PTFE長喇叭防塵封頭設(shè)計，外加吹掃裝置膳膝，既克服粉塵吸附诬絮，又消除干擾信號的影響。堅固的鋁制外殼設(shè)計让腹，能夠滿足各種惡劣的工況远剩。
2.3 華新現(xiàn)場儀表的選擇
     對于華新而言，如何選擇可靠高效的自動化控制系統(tǒng)骇窍、電控設(shè)備及儀表設(shè)備是提高產(chǎn)品的競爭力的成本控制策略的重要內(nèi)容瓜晤。在水泥廠中锥余，利用溫度、壓力痢掠、物位等儀器對不同的爐膛驱犹、管道、物料倉的準(zhǔn)確測量足画，是提高整個生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量雄驹、生產(chǎn)效率和安全環(huán)保起著至關(guān)重要的作用。
2.3.1 項目當(dāng)中使用的西門子自動化產(chǎn)品的型號淹辞、數(shù)量医舆、類型、何種控制對象

2.3.2 智能設(shè)備照片

                  
　　　　　　
            西門子變頻器440           西門子PA 壓力&溫度儀表       

           
DP執(zhí)行器SIPOS5           用現(xiàn)場接線盒取代TAP頭　    
        

   
      LR400 雷達(dá)料位計

3．武穴項目過程控制系統(tǒng)組成
3.1系統(tǒng)共設(shè)3個控制室：石灰石破碎控制室1個遍削，中央控制室1個，包裝控制室1個泽兼。
3.2 全廠過程控制系統(tǒng)需控制的點：DI 2624點子擅、 DO 1280點、AI  200點贝咙、AO  8點样悟、PT100   320點、 共4432點庭猩、DP 256個窟她、 PA  105個。
                          

圖3--1武穴過程控制系統(tǒng)配置圖

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     根據(jù)華新武穴6000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線項目的工廠管理蔼水、生產(chǎn)過程及功能要求震糖，過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可分為3層录肯，即
3.3 工廠級(企業(yè)管理層)、車間級(監(jiān)控層)和現(xiàn)場級(現(xiàn)場控制層)吊说。
現(xiàn)場控制層：
（1）SIMATIC ET 200M 遠(yuǎn)程I/O站通過ProfibusDP通信標(biāo)準(zhǔn)與S7 416-2進(jìn)行通信论咏；
（2）現(xiàn)場低壓智能保護(hù)、中壓智能保護(hù)颁井、交直流傳動厅贪、調(diào)速變頻裝置以及電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過ProfibusDP通信標(biāo)準(zhǔn)與 S7 416-2 PLC進(jìn)行通信；
（3）現(xiàn)場智能儀表（包括總線式壓力變送器和總線式溫度變送器）通過Profibus-PA通信標(biāo)準(zhǔn)與DP/PA-LINK及COUPLER連接與S7 416-2 PLC進(jìn)行通信雅宾；
3.3.2 現(xiàn)場控制層組成：6個現(xiàn)場控制站倚撰、5個遠(yuǎn)程I/O站。
3.４控制系統(tǒng)軟件
3.4.1 武穴項目選用的是西門子的PCS7作為操作平臺擅锁；
3.4.2　用戶軟件有華新技術(shù)中心技術(shù)人員自己開發(fā)的應(yīng)用軟件窝秤；

4．ProfiBus-PA儀表在PCS7中應(yīng)用

4.1 ProfiBus-PA儀表在PCS7中硬件配置
   西門子網(wǎng)絡(luò)以PROFIBUS協(xié)議為主流，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)簡單快捷听量，直觀易于操作剖坟。
ProfiBus-PA儀表組態(tài)步驟：（以壓力變送器為例，其它儀表類似）
4.1.1  打開PCS7中的硬件配置榕暴，將現(xiàn)場儀表圖標(biāo)拖入绪桑，西門子的GSD文件自動集成在后臺；
4.1.2  現(xiàn)場儀表硬地址（例如：８）必須與硬件配置中的地址匹配飘具；
4.1.3  編輯下載后猴试，控制器開始通訊;
4.1.4　邏輯分配的地址(例如：５１６)存放的數(shù)據(jù)是有效的；
4.1.5  雙擊現(xiàn)場儀表圖標(biāo)载易，打開SIMATIC PDM, 即可對現(xiàn)場儀表進(jìn)行參數(shù)配置粒惜；
 

圖4-1  ProfiBus-PA儀表在PCS7中硬件配置

 
4.2  ProfiBus-PA儀表在PCS7的CFC中的應(yīng)用
4.2.1  在CFC chart圖中拖進(jìn)一個“PA_AI”塊；
4.2.2 “PA_AI” 模塊具有自動轉(zhuǎn)換功能颈墅，將邏輯I/O單元內(nèi)容轉(zhuǎn)換成測量值和狀態(tài)值蜡镶，例如”516”
4.2.3   PA_AI 共5BYTES, 高4ｂｔｙｅｓ是測量值，１ｂｔｙｅ過程狀態(tài)恤筛；  
4.2.4   通過狀態(tài)值的評估在線診斷現(xiàn)場設(shè)備官还；
4.2.5  將CFC　chart 塊編輯、然后下載到CPU控制器毒坛，現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)
 

   圖4-2  ProfiBus-PA儀表在PCS7的CFC中的應(yīng)用圖

 
4.3  ProfiBus-PA儀表在PCS7的操作畫面中的應(yīng)用

                             
圖4-3  461KH1T1窯頭罩溫度曲線     圖4-4  461KH1P1窯頭罩壓力曲線
  （2006.11.03望伦，14:23~15:23 一個小時的溫度、壓力曲線記錄）

 
5. SIMATIC PDM
5.1   SIMATIC PDM—是一個過程設(shè)備管理工具煎殷，適用于所有的現(xiàn)場設(shè)備屯伞，如溫度變送器、壓力變送器、物位計劣摇、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等智能儀表珠移；
5.2   打開PDM工具展示供貨商所有的設(shè)備參數(shù)描述；
5.3   提供統(tǒng)一的人機(jī)界面易于操作饵撑；
5.4   SIMATIC PDM 有集成版或單機(jī)版剑梳；
5.5   一臺現(xiàn)場設(shè)備的所有參數(shù)可以通過通訊傳輸上來；
5.6    SIMATIC PDM 特殊功能
- 設(shè)置現(xiàn)場設(shè)備地址
- 顯示連續(xù)記錄
- 參數(shù)設(shè)置比較
     

圖5-1  SIMATIC PDM 可視平臺
 

6．PROFIBUS-PA儀表使用的經(jīng)驗

 
 
圖6-1  壓力表頂?shù)谋Ｗo(hù)蓋            圖6-2  三個現(xiàn)場按鈕

6.1壓力儀表調(diào)校
     對于西門子壓力儀表參數(shù)設(shè)置方法很多拙故，并且所設(shè)定的參數(shù)有20多個窃德，如何簡單迅速的對儀表進(jìn)行設(shè)定，是儀表工程師關(guān)注的問題亮倍。通過現(xiàn)場摸索忆颇，總結(jié)出一套簡單的操作步驟：
6.1.1 直接打開現(xiàn)場安裝好的壓力表頂?shù)谋Ｗo(hù)蓋，通過三個現(xiàn)場按鈕進(jìn)行參數(shù)調(diào)整纠惧；

6.1.3 零點誤差的調(diào)整：將變送器放空或抽真空卿截，然后通過零點調(diào)整使實際位差顯示為0Pa，從而達(dá)到校正因安裝位置等原因?qū)е碌牧泓c誤差赛虽。
6.2 壓力儀表安裝需要注意的問題
6.2.1 測量氣體時拨蓖，變送器安裝在高于取壓點的位置，保證冷疑液流回主管線而不至于產(chǎn)生假指示刺泌；
6.2.2 測量液體時照旺，變送器安裝在低于取壓點的位置，確保主管線的含雜的氣體被放掉男枝；
6.2.3 安裝便于操作酝浦，盡量靠近取樣點；
6.2.4 建議向下垂直安裝场刑；
6.2.5 避免變送器曝曬般此，避免強(qiáng)振動，避免高溫牵现；
6.3溫度儀表調(diào)試和安裝需要注意的問題
    由于西門子溫度儀表體積小巧铐懊，安裝方便，我們直接用PDM在室內(nèi)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定瞎疼，調(diào)試居扒。安裝便于操作，盡量靠近取樣點丑慎，同時，避免變送器曝曬瓤摧，避免強(qiáng)振動竿裂，避免高溫。
7．PROFIBUS-PA儀表配置需要考慮的四個問題
7.1 PROFIBUS-PA配置方式
   PROFIBUS-PA配置方式兩種：一種是通過Coupler直接接PA-儀表，但這種方式通訊速率較低腻异，使得PROFIBUS-DP總線回路速率只有45.45KBit/S进副；另一種采用Link+Coupler的方式配置系統(tǒng)，適合于系統(tǒng)規(guī)模較大铣修，每個站的儀表超過20臺以上遣抄，而ProfiBus DP所掛接的設(shè)備要求具有較高的通訊速率，故而杭喊，通過PCS7組態(tài)網(wǎng)絡(luò)時利用Link作為DP從站占據(jù)一個DP 地址庵臼，所有溫度變送器、壓力變送器等智能儀表作為Like的從屬獨立于ProfiBus DP單獨進(jìn)行編址烤恃。

7.2通過電流消耗決定一條PA總線連接的儀表數(shù)量

Coupler 型號6ES7 157-0AC81-0XA0為非防爆型揽邀，最大輸出電流為400mA，輸出電壓19VDC 
 

Iseg：回路總電流
Ibn：總線設(shè)備基本電流消耗
Ifde：總線故障電流
Is：耦合器供電電流
M：總線設(shè)備數(shù)量
N：起始數(shù)
舉例： (1)SIRANS TF PA型溫度變送器肴奠，消耗基本電流Ibn =11mA辙势，最大故障電流Ifde <=3mA時，則在6ES7 157-0AC81-0XA0耦合器后面乡优，最多鏈接溫變臺數(shù)：（400mA-3mA）/11mA=36臺
(2)若SITRANS P壓力變送器其消耗基本電流Ibn=12.5Ma,最大故障電流Ifde =15.5mA,則在6ES7 157-0AC81-0XA0耦合器后面羞媳，最多鏈接壓變臺數(shù)：（400Ma-15.5Ma）/12.5mA=30臺
但是，大家知道ProfiBus行規(guī)協(xié)議規(guī)定秫辨，每段僅鏈接31臺智能儀表
7.3 PA電纜長度
 

確保最后一臺儀表的工作電壓大于9V
其中：
Ubn：最后設(shè)備電壓
Us：耦合器的電壓
Is：耦合器的電流
R'：單位長度導(dǎo)線阻抗
Lges：總長度
Iseg：回路總電流
例如：選用Coupler 型號6ES7 157-0AC81-0XA0為非防爆型扼菠，最大輸出電流為400mA，輸出電壓19VDC都弹，則(16V-9V)/400*44 /km=0.4km
7.4在實際工作中根據(jù)實際情況進(jìn)行配置娇豫，充分考慮每個從站的響應(yīng)時間、通訊周期畅厢、通訊速率等要求冯痢。
     所以我們在武穴項目PA儀表網(wǎng)絡(luò)配置中，充分考慮以上因素框杜，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)配置浦楣， 使得生產(chǎn)處于良好的運行狀態(tài)。
 
8．PROFIBUS-PA給用戶帶來的好處
8.1  在硬件上節(jié)省電纜咪辱、節(jié)省I/O模板振劳、減少盤柜量，節(jié)約電源隔離器 油狂；
8.2　在軟件上設(shè)計集中历恐、設(shè)計故障源減少，節(jié)省調(diào)試時間专筷；
8.3　在生產(chǎn)安全上減少停機(jī)時間弱贼、尋找故障直觀兰捣，迅速、具有預(yù)維護(hù)和診斷功能卓胶；
8.4用現(xiàn)場總線與非現(xiàn)場總線成本差別

9.結(jié)束語
 
     隨著計算機(jī)技術(shù)赞亡，控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 鄙划，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化生纫，現(xiàn)場總線技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。運用該技術(shù)研究和開發(fā)的現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)及智能儀表 , 必將大大推動水泥生產(chǎn)過程中自動化控制技術(shù)的實用化药锯。通過我公司多年來西門子溫度都陵、壓力、料位計等儀表的應(yīng)用情況來看斜孩，其穩(wěn)定性好胆褪。可靠性高臀胞，故障診斷方便等優(yōu)點狰绪，為我公司的儀表推薦應(yīng)用產(chǎn)品。

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