1. 概述
　　自80年代中期以來，集散型控制系統（DCS）在國內工業生產中的應用越來越廣泛，采用DCS系統的電力生產在調度管理、生產技術和產品的產質量等方面都有較大提高。而當時DCS控制系統主要依賴國外進口，投入成本較高，維護經驗欠缺，因而在建材生產上大都還停留在PLC可編程控制模式上，包括近年來國內各大水泥設計院設計的水泥生產線在內。

　　由于近年來計算機控制技術、通信技術和圖形顯示技術的飛速發展，DCS這種分散控制，集中管理的集散型控制系統已經在世界水泥工業中得到廣泛的應用。采用這種系統可以實現電動機成組程序控制，過程量的采集、處理、顯示和調節。大大提高了勞動生產率，提高了工廠的管理和經營水平。水泥工藝過程是處理固體和粉狀物料的生產過程，風、煤、料產生的熱工過程變化復雜，不可控因素較多。從過程控制的角度來看，是一個滯留時間長、時間常數大、外來干擾多、相互干擾關系復雜的過程。

　　2007年黔桂總公司在水泥項目上起步，由南京凱盛院承擔三合水泥廠初步設計，在進行DCS選型的過程中，經過多加水泥生產線考察，調研了新華、浙大中控、和利時DCS在國內同行業的應用情況，我們借鑒了電力應用國產DCS系統的成功經驗，通過現場調查了解國內系統的運行情況，詳細了解和利時MACS五代、新華XDC800、浙大中控JX—300XP系統的硬件、軟件功能，堅定了我們采用國產DCS系統的信心。

　　2009年2月DCS控制系統招標，經過公司領導決定，并從國內排名前列的幾家控制系統生產廠商調研了部分型號的控制系統在水泥生產線的使用情況（主要擴展性、穩定性、可靠性、安全性幾個方面），決定采用國產新華XDC800系統對三合水水泥項目設備進行控制。

　　三合水泥DCS系統由上海新華硬件、軟件成套供貨，并承擔全部工程應用軟件組態與整個系統的測點統計，三合工程建設自動化小組配合新華進行測點統計、畫面組態、邏輯設計、聯機調試。自2009年6月起，DCS系統按照生料、燒成、制成三個工段與工藝設備同步投運，到12月初全廠DCS系統成功投入運行，DCS系統運行正常，滿足了水泥生產的需要。

　　2. TiSNet  XDC800系統的特點
　　TiSNet XDC800是工作于現場的一種新型過程控制系統（TiSNet 是“基于網絡的智能工業信息解決方案”的英語縮寫）。這種系統以微處理機為基礎，應用了先進的網絡通訊技術，結合計算機技術以及過程控制技術，組成不同應用規模和要求的現場控制系統，能適應于分散在不同物理位置的生產過程現場控制。TiSNet 系統便于設計、維護和操作使用，在各個領域都得到了迅速發展和廣泛應用。TiSNet 利用網絡通訊、計算機、嵌入式技術、現場總線、數據庫、多媒體等技術，全面提升分散控制系統的技術水平，不斷豐富系統所涵蓋的內容，推出的新一代產品。

　　2.1  XDC8000系統的網絡結構
　　XDC8000系統網絡為二層結構，每層完成其特定的功能。第一層為管理網XDCNET（信息網），主要完成不同裝置間的協調與企業內部的管理通。第二層為控制網，主要完成控制站內部各I／O模板與CPU模板之間的通訊，采用國際上較為成熟的以太網結構。這種網絡結構，與國外流行的DCS系統結構基本一致。

　　2.2　XDC800系統的硬件特點
　　XDC800系統的操作員站采用標準工控機，一般采用研華或美國戴爾公司產品，配以標準鍵盤和光電鼠標，這種配置價格較便宜，兼容性好，且易于獲得備品備件。

　　XDC800系統現場控制站的設計吸取了國外集散系統的先進經驗，硬件具有可靠性高、分散度高和可冗余配置的技術特色。

　　控制站I/O模板均為智能模板，具有自診斷、自恢復功能。系統的電源單元、CPU主控模板、各種I/O模板均可根據需要進行冗余配置。由于各模板之間網絡通訊以及I/O模板全智能化，使得各模板均可在系統運行中帶電拔插，減少了故障修復停機時間，采取這些措施大大提高了系統的可靠性。

　　2.3 系統的軟件特點
　　OnXDC 軟件分兩部分：人機接口站（HMI）軟件和控制器（XCU）軟件。

　　XDC800系統軟件是在Window2000/XP 環境下組態與運行，全漢化軟件，組態靈活，調試較方便。系統軟件分為離線組態軟件與在線軟件兩部分，任一操作站在安裝了離線軟件之后都可作為工程師站，進行系統應用軟件組態。對模擬量控制提供功能塊圖組態，對開關量控制提供梯形圖組態，模擬量組態與開關量組態可相互調用。圖形生成主要由模板或用戶手繪生成，在用戶手繪生成的圖形中可加入動態點、軟開關、熱鍵等。系統軟件具有較強的自診斷能力，在系統運行中周期性對系統網絡及各模板的狀態進行自診斷，提供狀態顯示報警。

　　3 三合水泥DCS系統
　　3.1 DCS系統結構
　　三合水泥DCS系統按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進行規劃和設計。整個DCS系統結構按照礦山、生料、燒成、水泥制成和包裝、余熱發電工段劃分，分設在礦山控制室和中控室、余熱發電、水泥包裝內。DCS系統礦山設置一臺操作站，生料制備設置一臺操作站。燒成設置一臺操作站、水泥制成設置2臺操作站，余熱發電設置兩臺操作站，水泥包裝設置一臺操作站。工程師站設置兩臺控制站用于網絡管理及組態。

　　3.2　DCS系統的硬件配置
　　操作站均采用研華工控機，配22″LCD顯示器、標準鍵盤和光電鼠標。為降低成本，原料配料、礦山進入DCS控制，作為水泥包裝和窯中主控遠程站。整個系統設工程師站進行系統組態、測試、修改和下裝。

　　各控制站均為立式機柜，每個機柜內配置CPU主控模板、電源單元、模擬量與開關量I/O模件、端子板等?？刂普据斎?輸出的模擬量均為4～20mA、溫度信號直接進入信號I/O模件，開關量采集均為24VDC信號。

　　全廠DCS系統的通訊網為冗余配置，各控制站的系統電源單元和通道電源單元均為冗余配置。 通訊主網采用多模光纖進行通訊，提高網絡穩定性。

　　3.3 DCS系統的主要功能
　　DCS系統的主要控制功能包括過程參數檢測控制和工藝線機電設備起?？刂苾刹糠?。按照工藝聯鎖開機順序控制機電設備起停，當發生故障時聯鎖停機。系統檢測各熱工參數，并給定控制風、料、煤、窯速等參數，穩定工藝生產過程。

　　XDC800系統任一操作站都可對全系統進行操作，比較適合全廠集中操作方式。對于三合水泥項目分散操作的要求，在進行邏輯方案規劃時時，三合工程建設人員和新華軟件工程師經常進行技術溝通，根據每個操作站的控制范圍，組態相應的控制畫面，保證每個操作站只響應本工段內的控制操作信息。各工段操作站顯示流程圖畫面、分組起停畫面、分組控制畫面、報警畫面和分組趨勢記錄畫面等，滿足各工段操作員的控制操作與生產監視要求。

　　4 三合水泥項目DCS系統的工程實踐
　　4.1 DCS系統的調試
　　在設備組裝與拷機階段，我們派人去上海新華工程部檢查監制，出廠前進行了設備驗收，確保系統質量。同時我們組織系統維護工程師到新華公司進行技術培訓，之后在現場安裝、組態過程中，派專人跟隨新華現場工程師學習，通過培訓使他們對DCS系統與全廠自動化裝備有了較全面的了解。

　　在設備安裝階段，由于安裝公司自動化力量薄弱，造成大量接線錯誤，因此對DCS系統所有I/O點進行了檢查，并對接線錯誤逐一糾正，只有接線檢查正確才允許通電調試。由于檢查調試的時間緊任務重，我們采用分組檢查，分組調試的辦法，在較短的時間里完成了調試任務。

　　在水泥設計院方面，仍采用最為落后的設計方案，在三合項目為了充分體現新一代DCS系統的強大優勢，在建設規劃中，取消了溫度變送器，所有溫度信號直接進入DCS溫度信號采集模件，標準電流信號直接進入DCS系統取消了信號隔離器，進一步降低了系統建設投入成本，并對系統的可靠性、穩定性、安全性完全沒有影響的前提下，節約了電纜鋪設量和電源容量。

　　4.2 DCS系統的投運
　　三合水泥生產線由于建設安裝、調試時間緊，采用了邊施工、邊調試全面進行的模式。每一工段DCS的投運，都要先進行無負荷聯動試車與聯鎖停機試驗考核，考核合格才能進行帶負荷運行。

　　DCS系統的投運就要求系統網絡穩定，系統組態與數據庫組態等根據建設工期分段擴展，XDC800系統網絡聯接與軟件修改下裝都較簡單，每次進行網絡擴展都可在幾分鐘內完成，對生產影響較小。

　　系統投運初期，XDC800系統由于建設、運行較叉進行，多次發生電源被施工人員誤拉，造成系統對運行設備無法監視。還由于接線錯誤造成I/O模件損壞現象。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　4.3 幾項技術措施

　　我們對DCS系統機柜之間的通訊采用光纖信號避免干擾。由于XDC800系統開關量端子板為繼電器隔離，我們采用中間繼電器來驅動接觸器或繼電器起停電機。

　　在安裝DCS系統的各控制室，分別設置安全接地與屏蔽接地，屏蔽接地用銅板制作單獨接地極，接地電阻小于4Ω，并與交流接地隔離。

　　我們對DCS主機與I/O通道的交流電源采用UPS電源供電，并且主控模件與I/O通道模件分別供電。防止當電源故障時影響主機，并且這樣設計可以保證在不停主機的狀態下檢修I/O通道。

　　DI輸入信號上去掉了輸入隔離繼電器、設備處的220VAC電源，采用無源觸點采集DI開關量信號，電源為系統內部24V電源，避免了檢修過程中誤拉電源、檢修錯誤引起的短路等造成DCS誤動、拒動現象。

　　溫度信號取消了設計院設計的溫度變送器、溫度轉換儀，直接進入溫度采集I/O模件，并且增加電機、軸承溫度監視范圍，節約了工程建設投入成本，增加了設備運行數據監視點，為提高設備運行可靠性和分析運行數據提供較多的依據。

　　為了禁止崗位工在操作站上玩游戲，我們刪除了Windows軟件中附帶的游戲。并且操作站計算機鑰匙由專人管理和對軟件批處理文件重新編輯，系統啟動直接進入監控畫面，較好地避免了各種不良軟件進入計算機。

　　5 幾點體會
　　5.1  XDC800DCS系統在三合項目的成功應用，證明國產第四代DCS系統的性能已達國外同類產品的水平，完全滿足水泥生產控制的要求，并且采用國產系統在技術培訓、售后服務及提供備品備件等方面，都比國外系統更為方便。

　　5.2 過去大多水泥設計院在設計DCS系統上，基本沿用PLC結構模式的DCS系統，雖然較好的避免了干擾，但在系統擴展上PLC系統遠不如分散系統靈活，因此在三合項目上我們在進行調研過程中比較了光纖與節點總線（雙絞線）的優缺點，考慮到水泥電氣室布置分散，采用了多模光纖、光端機進行系統間的數據交換與傳輸。我們在網絡規劃中將設計院設計的兩套控制系統合并為一套網絡，大大降低了網絡間數據傳輸風險。采用“分散控制、集中管理”的模式。

　　5.3  DCS系統的設計中要加強信號隔離，特別是要加強與直流調速裝置、變頻調速裝置及隨設備配套的小型PLC之間的信號隔離，防止相互干擾，在變頻電機附近電纜要求采用雙層屏蔽，有條件的電纜槽設計走向要獨立。

　　5.4為了保證DCS系統的長期可靠運行，對用戶的崗位操作人員和系統維護技術人員的技術培訓尤為重要，除了在DCS供應商處進行培訓外，更重要的是由軟件編程工程技術設計人員在現場進行培訓，我們通過與安裝公司、廠家技術人員一起進行DCS系統的安裝、查線、調試、投運以及故障處理，讓我們真正掌握DCS應用、維護技術。