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水泥生產(chǎn)中不同控制設(shè)備間通過相互讀取數(shù)據(jù)完成控制過程，并完善設(shè)備連鎖關(guān)系，不同控制設(shè)備間可以通過多種通信方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互讀取，例如OPC通信、工業(yè)以太網(wǎng)方式和PROFIBUSDP通信等。我公司熟料線DCS系統(tǒng)采用的是西門子PCS7系統(tǒng)。本文對該PCS7系統(tǒng)與其他控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)相互讀取的通信方式進(jìn)行介紹。
1與ECS-100控制系統(tǒng)的通信
余熱發(fā)電工藝采用的是ECS-100控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)中，需要讀取熟料線生料秤喂料量、高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速和窯頭窯尾廢氣出口氣體溫度等參數(shù)，熟料線也需要讀取余熱發(fā)電工藝的發(fā)電量和蒸發(fā)量（驗證發(fā)電量）等參數(shù)。設(shè)計時熟料線PCS7系統(tǒng)與ECS-100系統(tǒng)采用OPC通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,通過DCOM設(shè)置，把PCS7系統(tǒng)設(shè)置為OPC服務(wù)器，ECS-100系統(tǒng)設(shè)置為OPC客戶端，即可實現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)相互讀取。但在開始使用時卻發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙方通信連接建立后，PCS7系統(tǒng)運行會變得卡頓，而且系統(tǒng)間通信出現(xiàn)故障時，如服務(wù)器死機、光電轉(zhuǎn)換器故障等，ECS-100系統(tǒng)在工程師站會出現(xiàn)無法編譯組態(tài)的情況，即使故障消失后，ECS-100系統(tǒng)也不能自動恢復(fù)通信連接，需要重啟計算機，增加了系統(tǒng)日常維護(hù)工作量。后來，我們在ECS-100系統(tǒng)上增加FW239-DP通信模塊，采用PROFIBUS-DP方式與PCS7系統(tǒng)通信，PROFIBUSDP屬于下位機通信，通信的過程由PCS7系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的416-2DPCPU與ECS-100系統(tǒng)的FW239-DP通信模塊完成，不需要經(jīng)過上位機，避免了在上位機間通信造成操作界面卡頓等問題。
余熱發(fā)電控制系統(tǒng)距離熟料線配料站DCS現(xiàn)場控制柜最近，因此用DP線連接FW239-DP與配料站416-2DPCPU即可。416-2DPCPU有兩個DP口，其中一個DP口用于與ET200M連接完成配料站設(shè)備控制，把另一個DP口設(shè)置為DP從站，用于與FW239-DP通信，ECS-100系統(tǒng)的FW239-DP設(shè)置為DP主站。在ESC-100系統(tǒng)側(cè)，需要用到416-2DP的GSD文件，然后根據(jù)從站設(shè)置的通信數(shù)據(jù)區(qū)大小設(shè)置主站的通信區(qū)域，雙方數(shù)據(jù)交換區(qū)要對應(yīng)，即主站的接收區(qū)對應(yīng)從站的發(fā)送區(qū)，發(fā)送區(qū)對應(yīng)接收區(qū)，并且大小要一致。采用下位機通信的方式實現(xiàn)不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，抗干擾強，而且系統(tǒng)間無網(wǎng)絡(luò)連接，可以防止系統(tǒng)出現(xiàn)相互影響及病毒交叉感染。技改前后兩個系統(tǒng)間的連接見圖1。

2與合肥院QCS系統(tǒng)的通信
在生料質(zhì)量控制方面，采用合肥院開發(fā)的QCS系統(tǒng)對原料配料秤進(jìn)行控制。具體控制過程為在QCS系統(tǒng)上輸入各種物料的配比值，然后傳輸?shù)絇CS7系統(tǒng)中，PCS7控制系統(tǒng)根據(jù)配比值計算出每臺配料秤的給定值，并通過現(xiàn)場控制站將給定值的模擬量信號輸出到配料秤控制柜。質(zhì)管部控制員根據(jù)熒光分析儀得出的物料分析結(jié)果調(diào)整各種原料的配比，同時分析結(jié)果還要傳輸給熟料線PCS7控制系統(tǒng)，供窯磨操作員調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)。熒光分析儀得出的分析數(shù)據(jù)要先傳到QCS系統(tǒng)中，再由QCS系統(tǒng)傳到PCS7系統(tǒng)。QCS系統(tǒng)要與PCS7系統(tǒng)實現(xiàn)通信，需要在QCS系統(tǒng)監(jiān)控計算機上安裝WINCC軟件，設(shè)置計算機IP地址與熟料線PCS7系統(tǒng)處在同一個網(wǎng)段，在WINCC變量管理中添加工業(yè)以太網(wǎng)通信驅(qū)動，通過配料站現(xiàn)場控制柜416-2DP的CP卡MAC地址進(jìn)行尋址，實現(xiàn)與CPU通信，熟料線PCS7系統(tǒng)不需要做任何軟硬件組態(tài)修改，只需要在配料站CPU里開辟與QCS通信的數(shù)據(jù)區(qū)即可。WINCC軟件完成對PCS7控制系統(tǒng)CUP數(shù)據(jù)讀取后，把WINCC設(shè)置為OPC服務(wù)器，QCS做為OPC客戶端讀取WINCC的數(shù)據(jù)，最終完成對PCS7系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀取。WINCC在熒光分析儀、QCS系統(tǒng)與PCS7系統(tǒng)通信中起到中間紐帶的作用。由于WINCC軟件是在QCS系統(tǒng)監(jiān)控計算機上運行的，因此PCS7控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面顯示流暢，并未出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。兩個系統(tǒng)的連接見圖2。

3與脫硝設(shè)備控制器的通信
熟料線配套的脫硝裝置，采用PID控制，具體控制過程由廠家配套的西門子S7-200PLC控制系統(tǒng)完成。而熟料線PCS7主要對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行啟?？刂坪蛥?shù)設(shè)定，如設(shè)定氨水流量和閥門開度等；同時讀取脫硝系統(tǒng)運行參數(shù)，如氨氣濃度和氨水液位等。脫硝系統(tǒng)也需要讀取熟料線的參數(shù)，如分解爐溫度、煙氣溫度和濕度等。S7-200PLC配置有工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP243-1用于與PCS7控制系統(tǒng)通信。要實現(xiàn)雙方通信，首先要在對S7-200PLC第一次下程序時，通過PLC的串口對CP243-1進(jìn)行參數(shù)配置，設(shè)置模塊IP地址與PCS7系統(tǒng)上位機網(wǎng)絡(luò)處于同一網(wǎng)段，然后用光纖把CP243-1接入PCS7系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)雙方網(wǎng)絡(luò)連接。對CP243-1設(shè)置完成后，可以在控制室通過網(wǎng)絡(luò)對S7-200PLC上傳下載程序及監(jiān)控，不需要到控制柜現(xiàn)場進(jìn)行操作。在PCS7系統(tǒng)側(cè)，需要在服務(wù)器的站組態(tài)中添加OPCSERVER,并與CP243-1通信連接，通過PCS7自帶的OPCScout軟件把需要讀寫的S7-200數(shù)據(jù)添加到OPCSERVER中。由于S7-200PLC能用的M變量較少，因此我們都是通過S7-
200的V變量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，而OPCScout無法直接讀取PLC的V變量，需要先插入M變量，然后對變量的名字進(jìn)行修改就可以讀取V變量數(shù)據(jù)了。兩個系統(tǒng)間的連接見圖3。

4與窯尾袋收塵設(shè)備控制器的通信
窯尾袋除塵器由20個氣箱及灰斗組成，包括260個脈沖閥、20個氣缸、20個氣箱差壓變送器、20個灰斗壓力變送器、20個料位開關(guān)、2個壓力變送器（用于測量壓縮空氣壓力）和3個熱電阻（用于測量袋除塵器進(jìn)出口溫度）。這些信號接入袋除塵器控制柜后，再傳輸?shù)绞炝暇€PCS7控制系統(tǒng)中，同時袋除塵器控制柜的啟停由PCS7控制系統(tǒng)完成。袋除塵器控制柜包括觸摸屏和PLC，由于需要監(jiān)控85個DO輸出、22個DI輸入和40個AI輸入，監(jiān)控的變量較多，而單個S7-200系列PLC僅能帶7個模塊，不能滿足系統(tǒng)對控制點數(shù)量的要求，因此采用2個西門子PLC。1個S7-224XPPLC作為主PLC帶有3個EM223模塊、2個EM231模塊和1個EM277模塊，用于控制程序的運行及接入全部輸入輸出開關(guān)量和部分模擬量。另一個S7-224PLC作為從PLC用于擴(kuò)展I/O點，帶7個EM231模塊，接入剩余的模擬量。主從PLC要實現(xiàn)數(shù)據(jù)相互讀取，主PLC需要運行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令向?qū)?，填寫從PLC的通信地址，同時定義雙方用于數(shù)據(jù)交換的地址，一般用V變量區(qū)，從PLC不需要進(jìn)行設(shè)置。主PLC有兩個串口，其中一個串口用于與觸摸屏通信，另一個串口用于與從PLC通信。主從PLC間及PLC與觸摸屏之間可以用帶編程口DP頭的DP線進(jìn)行連接，這樣在上傳、下載和監(jiān)控程序時，用數(shù)據(jù)線直接連接DP頭的編程口即可，方便現(xiàn)場調(diào)試。袋除塵器控制柜放置于生料磨電力室，因此PCS7控制系統(tǒng)通過生料磨現(xiàn)場控制站416-2DP其中一個DP口與袋除塵器控制系統(tǒng)主PLC的EM277模塊連接，通過PROFIBUSDP總線方式實現(xiàn)雙方系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互讀取。雙方通信時，416-2DP做為DP主站，EM277作為DP從站，416-2DP側(cè)需要導(dǎo)入EM277的GSD文件。兩個系統(tǒng)間的連接見圖4。

5結(jié)束語
水泥廠控制系統(tǒng)間可以采用多種通信方式實現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)的相互讀取，在實際生產(chǎn)中應(yīng)該根據(jù)所采用通信方式的投資成本及通信實現(xiàn)難易程度來選擇合適的方式。當(dāng)雙方相互讀取的數(shù)據(jù)用于操作連鎖或者保護(hù)連鎖時，建議采用通信穩(wěn)定的下位機通信的方式，如PROFIBUS-DP通信；當(dāng)相互讀取的數(shù)據(jù)僅用于操作員作參考調(diào)整工藝參數(shù)的，可以采用投資成本較小，簡單易于實現(xiàn)的上位機通信方式，如OPC通信。由于OPC通信的雙方存在著系統(tǒng)運行出錯而需要重啟造成系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換暫時中斷的情況，因此不建議采用OPC通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用于操作連鎖和保護(hù)連鎖。

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