6ES7222-1EF22-0XA0使用手册
唐钢是罗克韦尔自动化公司的老用户，使用了很多罗克韦尔自动化的软硬件产品。其中包括唐钢3＃高炉（2560M3）系统、粒化渣系统、高炉喷煤系统、烧结自控系统等等，均使用了罗克韦尔自动化公司的PLC5自动控制系统。该产品以其稳定性、良好的可扩展性、友好的人机界面、软硬件的开放性赢得了我们的信赖。在唐钢2＃高炉大修自控系统改造中，我们采用了罗克韦尔自动化公司近年来向国内推出的ControlLogix自动控制系统。
唐钢2＃高炉自动控制系统共分为：矿槽系统、炉顶系统、热风炉系统、煤气清洗系统、煤气预热系统、喷煤系统（制粉、喷吹）、高炉本体及循环水系统等，整个系统采用7套ControlLogix
L5550
冗余系统。考虑到距离远、节点多、抗干扰等因素，采用了CONTROLNET网络类型，抗干扰性好，网络通道冗余，保证可靠通讯。网络结构为总线型主、子网结构，既减少了主网的通讯量，保证了人机界面的数据显示，又有利于子网快速的现场数据采集。下面框图为整个系统的简单结构图，主、子网均为CONTROLNET网络，各个控制站依所控设备不同采用不同模板，操作站采用了Rsview32
6.3中文版，界面友好，运行稳定。另外还有一套数据库管理系统，利用Rslinx所提供的OPC接口进行采集数据，在图中未标出。
由于整个系统比较庞大，在此只能就整个工艺流程进行简单介绍。制粉系统将原煤进行细化加工成粉末状，经过喷吹系统加压吹入高炉内，增加高炉内冶炼强度及降低焦比。热风炉系统用三座热风炉轮流燃烧、送风，将高温加压空气吹入炉内，使炉内原料在高温状态下，还原为生铁，是炼铁生产中的重要环节。矿槽系统将炼铁所用原料（焦碳、烧结球团矿、杂矿等）按照炉内计算参数进行配料、称量。炉顶系统根据工艺参数设定数据进行布料设备、布料方式控制，对高炉炉况有直接的影响。煤气清洗系统将高炉的副产品煤气进行一系列的清洗，变成净煤气后可用于生产中的其他环节。煤气预热系统对煤气和助燃空气预热后可改善煤气的燃烧效率。高炉本体安装有大量的温度、**和压力检测点，对整个高炉的砖衬、水系统、冷却壁系统进行连续监测和控制，使高炉监测控制的主体部分。
和以往接触新系统一样，我们开始的时候也心存疑虑，这套控制系统能够像PLC5系统那样稳定、可靠吗？
在进行系统培训以及以后的应用开发过程中，我们逐渐了解了它。它是一套基于网络的高可靠性、非常灵活的自动控制产品。
（1）它具有灵活的网络类型及网络结构：通过在系统中插入不同类型的通讯模板，系统可组成CONTROLNET网、以太网，可连接DEVICENET设备，可进行串行通讯以及DHRIO通讯，网络结构可以是总线型、树型等，非常方便、灵活。
（2）produce/consume通讯方式：通过合理的组织数据结构，CPU之间可进行可靠的、时间严格的PRODUCE/CONSUME通讯。
（3）全智能型模板：所有模板均为智能型设计，根据模板类型不同，每个模板的每个通道都可依用户需要进行设置，而且由于网络的灵活性及模板的智能化，可组态成OWNER工作方式，多个CPU可读取同一个模板的数据。
（4）内部标签的可定制化：在ControlLogix系统中，不再有类似PLC5中的已设计好的标签名称（I、O、B、N等），而是用户根据需要进行灵活的标签定义方式，其中已为用户提供大量的数据类型，原来的计时、计数等已变成其中的数据类型。用户甚至可以定义自己的数据结构，用自己定义的数据结构，用户可定义成类似这样的标签名称：BF.system1.hopper1.motor1.state，非常直观，有些类似于语言中的数据结构定义。
（5）可靠的冗余设计：在老式PLC5冗余系统应用中，用户需要自己编写CPU之间的数据通讯块，非常繁琐，不易于维护，在ControlLogix系统中，所有的维护及通讯都由系统自动完成，更加方便、可靠，而且用户可编写状态读取程序，随时监控冗余系统的状态。
（6）可刷新升级的模块固件：ControlLogix系统中有几种模块可进行固件升级（CPU、SRM、CNB(R)），固件升级就是运行效能和可靠性的升级，用户可以从ROCKWELL网站下载新的Flash版本。
由于ControlLogix系统与PLC5系统有许多概念上的不同，加之
ControlLogix系统非常灵活，有许多参数允许用户进行调整和优化，因此对于好多重要的概念需要理解透彻，比如RPI与NUT、API的概念和相互关系，对于整个网络的调度与维护至关重要。连接数（Connection）的概念，对于CNB模板的正常工作非常重要。ControlLogix系统中数据的组织形式，合理的数据类型定义，对于整个系统的利弊。Schedule和Unschedule数据块的传送方式。与上位机的数据传送方式。Produce／Consume的工作方式。Keeper的概念以及Keeper在整个网络中的角色等等。再开始进行应用设计时，我们就遇到了一些问题，首先，我们的冗余系统，经常出现莫名其妙的问题，两个CPU连接断开，不能进行同步，在线添加标签多个后CPU出现故障，后来升级了CPU和CNB、SRM的固件版本后，问题解决了。在进行网络调度时，由于对相关参数的概念和相互联系不太清楚，导致各种问题的出现，调度不成功，网络运行状态不正常，画面数据刷新缓慢，程序不能上传等，在进行了多次咨询后，概念清楚了，问题就得到了解决。CNB模板在ControlLogix系统中，是本地CPU与其他基板或CPU、人机界面通讯的唯一通道，地位仅次于CPU模板，它的工作参数的好与坏对整个系统的影响非常大，在我们的控制系统中，由于模板数量多，超出了CNB模板正常工作的连接数，导致CNB模板CPU占用率很高，系统不能正常工作，后来又增加了一块CNB模板，连接数和CPU占用率立刻降到正常范围，系统也随之正。
我们的高炉已于2003年元月1日投产，到现在已经生产两个多月的时间了，控制精度能够满足生产需要，整个系统运行正常。相比起来，它的稳定性不次于PLC5系列，而且它的热备方式也较为完善，在我们进行应用系统开发时，多次模拟各种故障它都能灵活切换，让我们对这套新系统信心大增。
在此，我想以这篇文章，和所有使用和喜欢罗克韦尔自动化软硬件产品的朋友进行交流。我觉得罗克韦尔软件产品同样出色，而且做得非常开放，例如OPC或VBA等等，易于进行二次开发，但由于以ControlLogix为题，不再赘述
1 水泥生产工艺简介
整个工艺流程主要有生料粉末预均化，五级旋风预热，预分解，窑内煅烧，蓖冷机冷却及熟料粉碎等工序组成。
2 水泥生产自动化对DCS系统的要求
我们选用的Honeywell PlantScape中小型集散控制系统是Honeywell公司推出的新系列产品，这也是在我国国内应用的套。
对于年产30万吨水泥生产线，按工艺及实现生产过程控制对DCS系统有如下要求：
(1)根据厂方的具体技术要求，目前DCS主要监控生产线的四大部分：窑头、窑中、窑尾和煤粉制备。共设置560个I/O点，其中模拟量输入72点，模拟量输出25点，数字量输入267点，数字量输出139点，热电偶及热电阻分别为22点和35点。
窑头、窑中(点) 窑尾(点) 煤粉制备(点)
AI 21 11 40
AO 7 6 12
DI 112 48 107
DO 64 20 55
RTD 5 16 14
T/C 3 4 15
(2)根据该水泥厂实际情况和生产工艺，整个回转窑系统共设置12个控制回路，其它各设备则采用直接控制和顺序控制方式。12个控制回路中，压力控制回路6个，**控制回路3个，料位控制回路1个，温度控制回路2个。
(3)为减轻人工操作强度，**自动化程度和系统可靠性，由DCS系统实现联锁保护功能。同时为了操作方便和直观，在工作站界面中，将工艺流程及各种运行设备工况按比例设计操作界面，并随时对各部位进行动态显示。测量值如温度、压力、**、料位等数据实现动态显示，阀位开度以百分比表示，料位用彩色棒图动态模拟。不同物料管道用不同颜色来区别，其物料流向用箭头表示。
(4)为了对生产进行有效监控，以便优化工艺条件如故障查找，对32个重要参数用历史趋势曲线进行汇总。如回转窑各段的窑温，五级旋风及窑尾分解炉等处的温度、压力等，以及各控制回路的测量值等。
3 系统总体方案
根据上述要求，本系统设立两个监控工作站，其中一个工作站兼当 PlantScape服务器，设在窑头中央控制室，既承担总体网络系统的服务器功能，又作为工作站管理和控制窑头、窑中和煤粉制备部分的各主要设备，另一个工作站(窑尾数据采集站)主要负责窑尾及废气处理等设备的监控。工作站采用两台Dell 6200/OP GXPRO 200计算机，用以太网联接，为主从关系，系统软件除具备编程、组态、系统生成功能外，还具备了操作站的所有操作及显示功能。该系统采用基于以太网的bbbbbb NT Client/Server通讯模式，窑头工程师站作为系统服务器(兼工作站)，处理整个系统的通讯、数据库管理和控制；窑尾数据采集站，同时作为操作员工作站，主要用作监控处理数据采集和设备控制。工作站下层的现场控制级由Honeywell控制器模块、通讯模块及I/O模块等组成。具有数据采集和控制功能。
Honeywell PlantScape DCS系统采用Client/Server结构(至少包括一个Server服务器)，其Server服务器又可兼作工作站(Station)使用，多可带10个工作站和6个控制器。PlantScape的控制器具有384点I/O能力，考虑到每台PlantScape控制器大模拟量I/O为192点，故本系统选用了两台PlantScape控制器。
考虑到系统安全与可靠运行，系统对所控设备分别设置了计算机控制和现场控制两种操作功能，各主要设备在现场都配有手操和急停开关等。由于水泥厂生产线现场设备多，故系统内部在软件上对各设备的联锁、顺序启停以及故障停车顺序等都编制相应程序，避免事故发生。整个供电系统有两套，相互热备。同时计算机用电与设备用电作了很好的隔离。
4 增湿塔控制回路
在水泥生产过程中，随着窑尾排出烟气量及烟气温度的变化，以及余热利用系统(生料烘干兼粉磨)的开停，增湿塔的喷水量也需作相应的调节。通常可在增湿塔出口处安装一个测温装置，根据温度的高低来调节喷水量。目前，大多数工厂都采用人工调节水量。中、大型增湿塔人工调节很不理想，不但很难使增湿塔处于理想的工作状态，而且容易造成湿底故障。
由于本水泥生产线采用了新型干法生产技术，窑尾的烟气温度高(一般为220～350℃)，烟气含尘量高，水分低，粉尘电阻率又高，因此在电收尘前先经过增湿塔，可大大**收尘率。增湿塔控制回路主要控制其出口废气温度，大量研究和实际情况表明，把增湿塔出口和电收尘入口温度降到150～170℃之间，既保护了电收尘设备的安全运行，又可**其收尘率，同时可大大降低粉尘排放浓度。具体措施是控制增湿塔喷水量.
为了更加有效地控制温度，实现连续调节喷水量的目的，同时避免打开喷水头过多或过少所造成的增湿塔温度过低或过高(高达200～220℃)等现象，我们采用了通过变频器控制电泵来调节增湿塔喷水量的控制方案，这样有效地解决了烟气调质问题。
5 系统软件开发
PlantScape集散控制系统具有其鲜明的特色。在软件方面，PlantScape可应用于bbbbbbs NT(NT 3.51，NT4.0)，bbbbbbs 95等操作环境。考虑到今后软件的发展，我们选用bbbbbbs NT4.0系统平台，并用Rich WIN97 for NT4.0汉化，有利于工人操作和生产实际应用。PlantScape的基本功能有：
.实现生产过程监控一体化；
.紧急事件报警；
.记录(Logging)由设备或操作员触发的事件；
.用户界面开发；
.可根据需要，定期或由事件触发来生成记录报表或报告；
.记录并采用映象、图形、总计和平均等方式显示定期采样的历史数据；
.系统及网络API(Application Programming Interface)均支持服务器镜像。
PlantScape的特征有：
.定时控制，隔离的控制器，预建的下部结构——包括为立即查看的过程信息而预先形成的显示和报告；
.可实施本地或远程通讯；
.可限制在线通道、控制器和点的结构；
.在线用户化的报表和趋势显示，操作员注册权限和控制级别设置。
软件系统的框架主要有系统软件(包括数据库)(Controller Interface，Application Interface Library和Network Server)、客户软件(Station，Quick Buider和Display Builder)和网络软件(Network API和Microsoft Excel Data Exchange)，还备有用户可自行开发应用软件的C++函数库和Fortran函数库及API。此外，我们利用系统软件所提供的API接口，采用Visual C++ 4.0自行开发了新的控制策略软件(如模糊、预测控制策略)。
DCS系统软件主要包括控制组态软件(Control Building)和监控组态软件(Station，Quick Builder，Display Builder)。
工作站界面主要有：系统总图，DCS工作站主页面图，窑头工作站控制页面图，气力**泵工作站控制页面图(又称窑尾喂料)，窑头控制站总图等。图4为监控组态软件结构框图。根据工艺要求及设备控制需要编制的水泥生产过程实时控制应用软件，主要有：
(1)有关顺序控制及联锁系统和报警系统的组合软件。
(2)利用PlantScape提供的API应用编程接口，用Visual C++编写模糊控制等应用软件。
(3)根据操作的要求，编制工艺流程图，顺序控制图，控制回路图，历史趋势图和报警系统图，实现实时数据动态显示。
(4)编制动态参数报表，以便掌握手资料和规律，为实现工艺和控制参数的优化提供参考。
6 结论
该系统自1998-05正式一次投运成功以来，控制效果良好，无湿底和温度过高现象。DCS系统实现了对水泥生产过程的实时控制及数据采集、处理，操作直观方便。且人机界面友好，可提供的信息量丰富，对今后优化工艺和改进控制策略有直接的指导意义，并初见明显的经济效益。
