1  引言

    玻璃棉生產(chǎn)線由窯爐、成纖、固化爐及冷線成型等系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)和生產(chǎn)工藝過(guò)程較為復(fù)雜。同時(shí)，因使用液化氣和重油作為燃料，對(duì)安全的要求特別高，所以生產(chǎn)線對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)有很高的要求。此前，國(guó)內(nèi)一般廠家都選用智能儀表控制系統(tǒng)，或引進(jìn)國(guó)外的DCS控制系統(tǒng)，性能價(jià)格比都不理想。針對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程的控制特點(diǎn)，選用了SIEMENS公司的S7-400軟件冗余系統(tǒng)，投用以來(lái)，取得較好的控制效果。

2  系統(tǒng)概況

工藝特點(diǎn):

(1) 玻璃棉生產(chǎn)兼有連續(xù)生產(chǎn)和批次生產(chǎn)的特點(diǎn),窯爐生產(chǎn)(玻璃液燒熔)是一個(gè)連續(xù)、不可間斷的過(guò)程，任何過(guò)程的中斷都有可能造成不可預(yù)測(cè)的后果和損失，所以系統(tǒng)對(duì)控制的可靠性要求很高;而固化爐及冷線處理系統(tǒng)則只在出產(chǎn)品時(shí)運(yùn)行。

(2) 生產(chǎn)所用燃料是液化氣和重油，必須嚴(yán)格控制燃料和助燃風(fēng)的混合比例，任何比例失調(diào)都會(huì)造成工藝狀況的不穩(wěn)定，甚至?xí)斜ǖ奈ｋU(xiǎn)，所以系統(tǒng)對(duì)自控回路的精度要求很高。

(3) 生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，系統(tǒng)的檢測(cè)、控制點(diǎn)及PID自控回路較多(見(jiàn)附表)，而且整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)是一個(gè)高度關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，各PID回路之間關(guān)系密切而復(fù)雜，這對(duì)PLC系統(tǒng)的性能和軟件設(shè)計(jì)工作都提出了考驗(yàn)。



3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    固化爐及冷線成型系統(tǒng)由設(shè)備廠家自帶的的PLC系統(tǒng)控制(S7-300PLC和TP170A)，工藝信息送控制室顯示。
    控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)是窯爐和成纖系統(tǒng)。根據(jù)上述的工藝特點(diǎn)，我們采用了CPU和通訊模塊的雙冗余系統(tǒng)。圖1示出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

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3.1  網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

    整個(gè)系統(tǒng)由兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成:主站網(wǎng)和從站網(wǎng)。2臺(tái)操作站(操作站1、操作站2)、1臺(tái)工程師站、2臺(tái)CPU414、1臺(tái)S7-300組成主站網(wǎng);5個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站與CPU414之間組成了從站網(wǎng)。
    操作站及工程師站實(shí)質(zhì)上沒(méi)有任何差別，只是設(shè)置操作等級(jí)的限制，各站上的操作權(quán)限不一樣。通過(guò)系統(tǒng)管理員的授權(quán)(密碼控制)任何一個(gè)站都可實(shí)現(xiàn)其他2個(gè)站的所有功能。操作站、工程師站通過(guò)MPI卡接入主站網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為Profibus，通訊速率最高可達(dá)12Mbps，考慮到傳輸距離較遠(yuǎn)(約200m)，途中電磁干擾較嚴(yán)重，為保證通訊暢通，將通訊速率設(shè)置為1.5 Mbps。
    2臺(tái)CPU414通過(guò)PLC通訊模塊(CP443)接入主站網(wǎng)，固化爐系統(tǒng)的CPU314則通過(guò)CPU上的DP口直接接入主站網(wǎng)。
    現(xiàn)場(chǎng)站是連接PLC系統(tǒng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的接口，所有的輸入/輸出模塊都安裝在5個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站上。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站上都有兩塊通訊模塊(153-2),分別接到2臺(tái)CPU414的DP口上，組成從站網(wǎng)，通訊協(xié)議為Profibus-DP，通訊速率為12 Mbps。

3.2  系統(tǒng)冗余
    為提高系統(tǒng)的可靠性，對(duì)控制系統(tǒng)的核心部分CPU及PLC通訊模塊都采用了軟件冗余技術(shù)，兩套CPU414處理器、電源模塊、通訊控制模塊(CP443)分別安裝在兩塊冗余機(jī)架上，同時(shí)各I/O站上也都裝有兩塊通訊處理模塊(153-2)。正常工作時(shí)，2臺(tái)CPU一臺(tái)為主，一臺(tái)為從。主CPU執(zhí)行控制程序，并控制著對(duì)應(yīng)的通訊模塊，同時(shí)不斷地將需要冗余備份的數(shù)據(jù)發(fā)往從CPU;從CPU則處于熱備狀態(tài)，不運(yùn)行控制程序，只是不停地接受數(shù)據(jù)，同時(shí)判斷其自身的運(yùn)行狀態(tài)。一旦主CPU停止工作，從CPU立即接過(guò)系統(tǒng)控制權(quán)，同時(shí)主從位置互換，完成無(wú)擾動(dòng)切換。