西门子CPU模块6ES7516-3FN02-0AB0
1 前言
3M中国有限公司是我国特区外的家外资独资企业，其生产的产品涵盖各行各业达数万种，由于市场的飞速发展，公司于九十年代末在上海松江又投资兴建了第二座占地面积近14万平方米的现代化工厂。随着生产的不断扩大与生产工艺的不断增加，
我们发现原有的各车间分立式控制对于我们的故障诊断、工艺分析及质量监控都带来了极大的制约，因此急需一个完善的厂级设备网络系统以进行集中有效的监控与管理。
考虑到系统与母公司的通用性，我们选用了美国Inbbblution ? 工控软件Fix32作为上位机的数据管理与监控软件，各车间的分立控制器由于均使用了AB公司的PLC5可编程控制器，因此可以通过其专用的DH+局域网联到上位机。
2 网络构成
AB的DH+局域网多可挂64个站，通讯速率根据传输距离（>300米）与主机型号(PLC-5/40, PLC-5/60)我们选用了57.6K，其网络拓扑结构为主/支干或雏菊链，由于原独立设备网络上站点过多且考虑到连接距离的限制(<3048米)，我们将整个网络整合成三个独立的DH+局域网，通过AB的1784-KTX(单通道)与1784-KTDX（双通道）连到上位机服务器上，服务器选用了INbbb的LSDPI服务器，配置为PIII750、18.2GSCSI硬盘、384M ECC内存，Fix32 多可支持8个通道因此对于系统今后的扩展显得措措有余。对于各设备分立控制器原属的局域网在合并后如果发生有站号相同必须作相应调整以防止冲突，而网络终端电阻亦须作相应调整以适应新网络的通讯模式。
系统的三个局域网分别包含了如下各独立车间
A) 原料处理车间，计有炼胶、混合、剥离等
B) 生产车间，记有涂布、烘箱、废气处理、卷绕、贴合等
C) 成品车间，记有预检、防伪、切割、包装、废料处理等
网络结构如图1所示。
上位机对各车间生产设备进行数据采集与管理，并通过TCPIP协议与公司的企业网相联，各授权的工程师、领班、维修员及生产经理等则可以在自己与企业联网的客户机上访问相关的生产设备了解生产进程与设备状况。系统将所有设备发生的报警、故障及远程修改均作实时打印以备案，同时上位机的退出运行、死机或断电等都不会影响各车间设备局域网的运行，Fix32更能通过权限设置以阻止非法用户将系统强行退出、更改数据等恶意操作，保证了系统的可靠性与稳定性。
3 应用举例
3.1 远程监控
由于生产设备的相对分散性，工艺工程师、设备工程师、维修技术员、生产经理等如果作一次生产轮巡需要花费相当长的时间，因此我们给相关的工程师、维修部及生产经理等人的办公室电脑、手提电脑上安装了Fix32软件，由于公司内的电脑均已经联上了内部企业网，因此只要将上位机的IP地址加入到各电脑的网络主机设置中去便可以顺利地在各自的电脑上方便地观察各车间生产设备的工作情况，对于一些授权的人员如维修部等还可以增加权限如报警复位、参数修改等。远程监控的好处是可以满足同时对各工艺流程进行快速观察，并及时帮助纠正错误的生产参数设置。而生产经理则当出差在外的时候只要通过其手提电脑拨号连接到企业网便可以查看各车间的生产设备，做到无论何时何地都能及时了解工厂的生产情况。 3.2 故障诊断与预防性维护
由于工厂远在郊县，当设备发生故障需要及时处理时，相关设备工程师有时候不得不从市区赶往工厂，这样不仅增加了设备停机时间从而导致生产成本居高不下，而且这种结果常常是效率低下，耗时耗力。Fix32正好发挥了其遥测遥控(SCADA)系统的优势，当接到设备故障信息时，相关的设备工程师首先打开家中的电脑，通过调制解调器拨号登陆到公司的企业网，再运行Fix32软件中的画面程序查看相应故障点，根据系统提供的故障及其他辅助信息并结合经验迅速判断故障原因并找到解决方法，然后便可以从容地指导现场领班或维修技术员解决问题。实际使用发现绝大多数的故障都可以通过这种远程诊断的方式予以解决，一项便大大降低了生产成本。为了确保系统安全，我们在安全组态中指定除Fix32系统管理员外，其他任何远程登陆的授权用户都只有观看的权限而没有修改的权限，而一些敏感工艺的画面也可以被屏蔽掉以防止无关人员涉及，公司企业网则严格管理授权用户组，并装设了防火墙以阻止非法用户的入侵。
由于Fix32的强大功能，我们将其接收到的数据信息进行智能处理使它实现了预见性维护(PdM)的功能。当有故障发生时，相应的数据节点、起迄时间、数据值、数据描述等信息被一一打印出来，并且可以通过预先编辑的画面将故障点的位置以图形化的方式描述出来以供进一步识别，用户更可以通过程序预设的链接文件调出相关的故障描述文档以供详细识别多种故障原因并存的情形。
3.3工艺分析
鉴于生产规模的不断扩展及新工艺的层出不穷，如何通过分析历史工艺数据以改进现有工艺成了一大难题，传统的方法是人工定时从生产线采集样品与记录工艺数据进行实验分析并将反馈结果用于工艺调整的依据，这种做法不仅分析周期长而且人工采集 数据带来了很大的人为因素，因此造成了工艺改进周期长且效果不佳。Fix32系统特有的历史数据实时采样功能发挥了强大优势，我们根据工艺工程师的要求筛选出需采样的数据以3秒为周期进行实时采样。当然为了减轻系统负担，有必要将采样数据的时间做适当的相位交错处理。采集到的数据历史趋势在Fix32的历史显示画面中可以直观地显示出来，这还不够，我们需要将这些数据进行统计分析以确认各工艺参数之间的相互作用。Fix32的历史数据库内的数据可以直接输出为文本文件，将文本文件中的数据导入第三方的统计分析软件中去如Minitab，接下来的工作便可交给它来完成，充分详实的数据是统计分析结果可信度的关键。统计分析出的数据揭示了各工艺参数在生产中的相互作用与各自功能，由此帮助工艺工程师作出正确的调整方案，做到有的放矢。实践证明，Fix32的实时数据采样给工艺分析带来了极大的方便，它不仅帮助我们大大缩短了新工艺的生产周期，而且大大提高了新工艺的工艺调整的准确性。
3.4质量跟踪
在生产中偶尔会遇到客户投诉质量问题，传统的方法是通过产品的特定生产批号查到当时的某些生产数据如生产日期、原料批号、质检员、操作员等，而实际发现除了这些问题外，还有许多关键因素如产品的理化特性(张力、涂布厚度、线速度、胶水粘度等)及生产环境(温度、湿度、循环风量等)在产品质量上同样也起着举足轻重的作用，失去对这些因素的分析便失去了在质量问题判断上的全面性。Fix32的历史数据记录正好弥补了这方面的空白。我们将可能影响质量的关键数据也以3秒为单位每天24小时记录，记录的数据保存到光盘以利于长久保存和分析。这样只要知道生产日期，我们便可以查寻到当天所有记录在案的生产数据，Fix32支持多8个数据在一个历史画面上同屏显示，这样便可以迅速帮助质检员判断问题所在。
4 结束语
实践证明，遥测遥控系统投入运行的两年多来，一些疑难工艺问题、困扰多时的设备缺陷都获得了成功解决，取得了明显的经济效益。在生产设备分布较广、质量监控要求较高或进行新产品新工艺试运行的场合，使用遥测遥控系统可以说是一种行之有效的方法，值得推广。
随着全国电力形势的日益严峻，提高发电厂效益的呼声愈来愈高，同时对安全运行的要求也越来越高，作为发电厂控制核心的DCS系统是整个发电机组安全可靠运行的关键，面对市场上众多的DCS厂商，电厂选型时必须考虑DCS系统本身的安全可靠性控制工程网版权所有，同时也需兼顾DCS厂商的服务以及投资金额。我厂慎重比较了多家DCS系统，在综合考虑系统安全可靠性、产品性能、服务、价格等各个方面后，选择了浙江中控技术股份有限公司研制的WebField ECS-100 分散控制系统。目前，该套系统已经开始现场调试。
WebField ECS-100 DCS控制系统简介
WedField ECS-100控制系统结构图
WebField ECS-100系统是中控针对大型项目DCS系统的要求，在原系统的应用基础上进行了全面的软硬件升级，形成了全新的基于高速工业以太网技术的DCS系统。
WedField ECS-100控制系统具有以下特点：
优越的可靠性和稳定性
实现了I/O通道级别的冗余，并能根据设备重要程度灵活选择冗余与否，使得系统获得了保障生产安全与节省用户投资的和谐统一；
系统采用机架式结构ConTROL ENGINEERING China版权所有，支持热插拔，更换方便，散热性能好。硬件采用工业级芯片，精简指令集，执行效率高，稳定可靠。
安全的在线下载及模块的热插拔功能，既有效降低了投运期间的工作量，又保障了投运期间的安全；端子板和卡件分离技术，使系统与现场实现了真正意义上的隔离；同时系统I/O通道采用点点隔离设计，使得故障面不易扩大，可以克服因串扰产生的大面积故障，避免造成停机停产。
整个网络可以配置冗余的数据库服务器，操作站间可通过第三层操作网进行数据交互，在该操作网上实现操作站之间包括历史趋势，历史报警，操作日志，实时报警等的实时数据通信和历史数据查询，实时数据可以通过控制策略设置为通过操作网进行，也可以通过控制策略设置为不通过操作网直接进入操作站。这种对等的C/S模式网络控制结构方式有效的减轻了控制网络的负荷。
系统良好的开放性
中控的WebField ECS-100控制系统能提供诸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTbbbb、DDE、CDT、103规约、104规约、自定义协议等多种通讯解决方案。
强大的软件功能
WebField ECS-100 DCS提供全中文集成化图形界面组态工具，实现了垃圾发电生产过程的优化控制和安全操作。人机界面友好、软件设计规范化、接口灵活、升级方便、生产过程专用控制模块可以很好满足垃圾发电厂各个生产过程中的各种特殊要求。强大的操作策略功能，可以实现不同操作站对各个分系统数据显示、操作、报警、记录的不同权限设置控制工程网版权所有，尽大的可能避免出现操作员误操作带来的危害。
控制系统总体设计
山西振兴集团有限公司位于山西省河津市干涧村，集团公司经营煤矿，生产电解铝和碳素。目前，山西振兴集团已经建有两个电厂，一厂建有三台6MW机组，二厂建有两台50MW机组。本项目建设的两台200MW机组是正在建设的三厂项目，发电用于振兴集团煤矿、电解铝等生产项目，多余部分上网。
山西振兴集团2×200MW发电机组技改工程项目的锅炉本体采用武汉锅炉厂中储式200MW出力亚临界煤粉炉；汽机采用GE公司300MW汽机，机组实际出力为200MW；DCS控制系统采用浙江中控技术股份有限公司的ECS-100系统，实现DAS、MCS、SCS、FSSS、BPS、ECS、ETS、DEH功能。
控制系统网络拓扑图
1、引言
GDS（有毒有害气体检测系统）包括可燃气体报警器和硫化氢报警器等，是保障人身安全的安全设备，在工厂里起着举足轻重的作用。目前多采用二次表-报警器进行报警显示。
某罐区有可燃气体报警器10台，硫化氢（H2S）报警器10台，由于导线距离长，且采用的是24芯电缆，在线间形成电容性积累电荷，造成信号干扰，使报警器的二次表因受干扰频繁产生错报，无法正常使用。
由于罐区覆盖面积大，所以信号导线多且杂，而且与220V仪表供电线敷设在同一槽线盒。其中距离较远的几十台报警器的二次表因而受干扰产生错报，具体有两种表现形式：一是频繁产生误报，即一次表指示不超标，但二次表出现高报；二是联报，即一台一次表测得高报信号，却引起多台二次表显示高报，干扰了正常的生产。
可燃气体报警器的信号线不是屏蔽导线，且没有为它单独敷设槽线盒，是导致问题的根本原因。由于现场不能准确判定干扰源，全部更换导线工程量大，投资高。如下图所示：
图1 报警器干扰系统结构示意图
但是，全部更换导线浪费大，工程量大，且罐区现场动火危险性高。因此需要摸索一套工程量小的修补方案来解决问题，保护前期投资。
2、改造方案选择
方案一：全部更换受干扰的信号线。重新布槽线盒，更换多线电缆为三芯电缆，每块一次表单独一根电缆。
方案二：离现场150米处有一间消防泵房，将20台表的信号线引到泵房，在泵房内安装一台PAC，转换为数字信号集中传送到主操作室，泵房到主操作室只需要拉一根光缆，形成现场数字通讯系统。
费用概算如下表：
表1
评估：因为光缆不怕电磁干扰，所以不受线间干扰影响也能解决问题。但泵房环境对PAC提出严格安装条件：出于安全考虑，必须要将数采控制器和卡件置于隔爆箱内。但密封的隔爆箱散热性能差，夏季高温可能会超出PAC的工作温度范围。
方案三：以上两种改造方案都需要更换电缆，所使用的信号都必须经过二次表转换，且显示为接点信号，不易观察具体报警值，很不直观。
因此，更换一次表为能输出4~20mA电流信号的模拟表，20台共花费14万元。同时，不用二次表显示，模拟信号直接通过原24芯电缆进入主操作室，接入PAC中，用工控机作为上位机显示数据。由于电流信号抗干扰性比接信号强，再加上数采控制器的滤波抗干扰特性，应该能解决信号干扰问题。
评估：此方案避免更换电缆的巨大工作量，而且从质的方面升级了系统，大大提高了测量的可靠性和自动化水平。但投资较大。
方案四：更换一次表为能输出4~20mA电流信号的三线制模拟表，仍用原24芯电缆。由于每台一次表由四线改为三线，则可将空余出来的一根电缆线作为屏蔽线进行接地处理，让其不要产生多余的电荷从而造成干扰。
另外，在主操作室加装1台20A直流稳压电源来给一次表供电，增大了供电功率，进一步提高了稳定性