CPO-PCS水泥生產過程計算機控制系統
一、概述
CPO-PCS過程控制系統是合肥水泥研究設院自動化所運用最新計算機技術與控制技術，結合多年來在水泥生產電氣及過程控制方面積累的經驗，以低投入、優化控制、管控一體化和可靠性為主要目標，針對國內不同規模、不同工藝水泥生產線開發的計算機控制系統。
CPO-PCS系統在傳統DCS分散控制、集中操作的基礎上，采用現場總線技術，不但可以使現場控制更加分散、可靠與安全，而且更能節省電纜及其施工費用；操作層面采用開放的標準網絡，可以直接與生產管理系統連接。
CPO-PCS系統可以把CPO系列的各項優化控制技術與裝備“無逢” 集成在同一系統中，比如：通過現場總線直接把CPO-QCS 生料質量控制系統融合在一起。這樣既避免了不同系統之間銜接上的技術問題，提高了控制水平，又減少了多個控制系統重復的資源浪費，降低了自動化的整體投資。
CPO-PCS系統具有先進、可靠、價格低、使用維護方便等特點，為生產企業提高控制與管理水平，進一步提高勞動生產率提供了一種很好的解決方案。
二、系統組成
CPO-PCS系統可以分為基本系統和可選功能兩大部分。
1.基本系統。
CPO-PCS基本系統由操作站、控制站、控制軟件及網絡四大部分組成。
(1)操作站
采用工業控制PC機?；九渲茫篜Ⅲ/550，128M內存，15G硬盤；21″彩色監視器；彩色打印機。
(2)控制站
采用原裝進口控制器。目前主要采用德國西門子公司SIMATIC S7系列控制器或施耐德公司的QUANTUM系列控制器。
(3)控制軟件。
包括操作站實時監控軟件、控制站實時控制軟件及相應的通訊軟件。
(4)網絡
采用國際標準的、開放的網絡通訊方式。原則上在控制室一級采用802.3標準的ETHERNET網絡協議，現場采用PROFIBUS、MODBUS或MODBUS Plus工業現場總線。
2.可選功能
所有的可選功能均可以直接通過計算機網絡與基本系統融成一體。
(1)工程師站
根據工程應用及用戶的實際需要，可以單獨設立工程師站。工程師站可以用臺式PC，也可以用機動性較強的便攜機。在一次投資不足的工程中可以由操作站兼作工程師站。
(2)遠程診斷系統
通過撥號連接，實現對控制系統和（或）生產過程的遠程診斷。
(3)電子數據存檔系統
可以實現控制軟件、控制參數及生產數據的電子存檔。
(4)生產管理系統
CPO-PCS基本系統可以與生產管理系統直接相連，也可以選用CPO系列的CPO-PMS生產管理系統，實現管控一體化。
(5)CPO-QCS配料質量控制系統。
(6)CPO-KOS水泥窯優化控制系統。
(7)CPO-MOS磨機優化控制系統。
(8)CPO-OSC稀油站控制系統。
三、主要特點
1.可靠性高
(1)全部采用工業標準的產品
控制站用西門子公司SIMATIC S7系列控制器或施耐德公司的QUANTUM系列控制器，可靠性非常高。
(2)控制技術與設備經過工業現場惡劣條件的考驗。
(3)主要控制設備采用原裝進口的名牌產品。
(4)操作站互為備用，每個操作站可以操作全線的工藝過程，安全性提高。
2.投資低
由于CPO-PCS系統根據水泥生產過程特點開發，量體裁衣，充分利用了系統的軟硬件資源。同時，利用國內技術力量對進口設備進行系統集成，在保證質量的同時降低了系統成本。而其與CPO水泥生產專用優化控制系統結合在一起，不但簡化整個控制系統，而且可以減少整體自動化投資。應用CPO-PCS系統，還可以節約基建投資，降低生產成本，提高勞動生產率。
3.開放性好
CPO-PCS系統開發伊始就考慮到開放性的重要意義，為此，整個系統各個主要組成部分都考慮到了開放、標準與通用的問題。
(1)采用開放的、符合802.3標準的ETHERNET網絡協議和PROFIBUS、MODBUS或MODBUS Plus工業現場總線作為系統網絡結構。
(2)操作站采用通用的工業PC機、WINDOWS環境，監控軟件也可以連接其它各種通用的控制硬件。
(3)SIMATIC S7或QUANTUM系列控制器，不但可靠性高，而且速度快、容量大。是目前國內外工控領域的主流產品，編程軟件符合IEC1131-3標準。
該系統良好的開放性意味著良好的靈活性、兼容性及可擴充性，順應當前計算機系統的發展趨勢。且易于與其它系統或裝備聯網，如組成全廠計算機信息管理系統等。
4.操作、維護簡便
(1)大屏幕、高分辨率彩色監視器所顯示的動態工藝過程等畫面形象逼真，信息集中，反映及時, 且全部漢化，便于操作員對工藝狀況作出快速、正確的判斷。
(2)通用的鍵盤和鼠標操作，并有各種菜單、操作提示，易學易會，操作員無須專門的計算機知識。
(3)各種報警提示，如畫面、語音、記錄、打印等，提高了操作的安全性，便于事故分析。
(4)系統有自檢功能，便于故障分析、查找。
(5)遠程診斷功能使技術人員隨時可以通過撥號進入CPO-PCS系統，使系統的監控、維護更加靈活和及時。
四、主要功能
1.操作站在傳統DCS的基礎上增加了如多媒體、圖像處理等功能。
(1)生產總貌畫面
(2)動態控制流程圖
(3)動態趨勢圖
(4)設備啟停及控制回路的操作、參數修改
(5)功能鍵定義
(6)動態畫面彩色圖形拷貝及報警畫面顯示與打印
(7)報表、歷史參數的記錄、顯示與打印
(8)多媒體功能
(9)直接圖像處理
2.控制站除用IEC1131-3標準的編程軟件，
如：梯形邏輯圖、語句表、標準控制語言、連續功能圖等。對用戶的特殊需要，還可以用BASIC、C/C++等高級語言編程。
3.通過撥號連接方法，實現對控制系統和（或）生產過程的遠程診斷。便于系統及生產過程的監控和及時維護。
4.通過電子數據存檔系統，可以對控制軟件、控制參數及生產數據進行電子存檔，便于長期保存和管理。
5.可以把CPO系列控制系統融合在一起。如：
(1)CPO-QCS配料質量控制系統
(2)CPO-MOS磨機優化控制系統
(3)CPO-KOS水泥窯優化控制系統
(4)CPO-PMS生產管理系統
(5)CPO-OSC稀油站控制系統
五、適用對象
CPO-PCS系統是一個開放的、以水泥生產控制為主要對象集成的通用計算機控制系統，它充分考慮了水泥生產中高溫、高粉塵等現場較為惡劣環境的影響，以及水泥生產以一燒二磨為中心、連續生產、分布區域較廣等工藝特點，具有可靠性高、價格低、技術先進、使用維護方便等特點。其主要適用對象為水泥生產過程。尤其對中小規模水泥生產企業，較好地解決了提高生產控制、管理水平與高投資之間的矛盾。
六、投資與效果
CPO-PCS具有低投入的特點，同時也節省了相關投資，其綜合經濟效果更為顯著。
1.減少了現場崗位，優化人員組合，降低了人工費用。
2.減輕勞動強度、優化生產環境。
3.系統可靠性高，從而提高了設備運轉率和壽命，降低消耗，減少生產成本。
4.集中操作節省了現場控制室的土建投資。
5.分散控制節省了現場電纜及電纜橋架、保護管、電纜溝等設備投資及安裝、維護費用。
應用CPO-PCS系統的綜合一次性投資，比傳統DCS減少40%以上；比國產儀表系統僅增加約20%左右；比進口儀表系統減少10%以上。如果結合其產生的效益和長期運行費用，則其投資回報率遠高于儀表系統。
七、應用實例
CPO-PCS系統控制水泥生產線的應用實例已有20多家，生產規模從300t/d到2000t/d，生產工藝包括預分解窯、窯外分解窯、立波爾窯、濕法窯等各種類型。以下簡述二例：
1.關水泥廠700t/d窯外分解窯應用CPO-PCS系統。
控制對象：700t/d窯外分解窯燒成系統、煤粉制備及喂煤系統。
系統組成：由Profibus現場總線、二個操作站和二個控制站組成。
操作站采用工業控制PC機，配備21″彩色監視器，彩色打印機等。二個操作站互為備用，同時兼作工程師站。二個操作站設置在窯頭控制室。
控制站采用德國西門子公司SIMATIC S7-412控制器。窯頭控制站控制窯頭、篦冷機、煤粉制備及喂煤系統，窯尾控制站控制窯尾、預熱器、分解爐及喂料系統等。
用Profibus現場總線把二個操作站和二個控制站連成一個CPO-PCS計算機控制系統。
2.山東魯碧建材有限公司1000t/d窯外分解窯應用CPO-QCS、CPO-OSC及CPO-KOS系統集成。
山東魯碧建材有限公司1000t/d窯外分解窯生產線上集成了CPO-QCS、CPO-OSC及CPO-KOS系統。
生料制備中采用了CPO-QCS系統控制生料配料，CPO-OSC控制磨機減速機及主軸承油站；燒成系統中采用了CPO-KOS窯優化系統進行回轉窯胴體掃描、燒成帶溫度、窯頭工業電視等監控；CPO-OSC控制窯尾高溫風機油站。
對應設置了五個現場控制站和三個操作站，其中一個操作站兼作工程師站。采用Profibus把幾個系統集成為一體。
操作站采用工業控制PC機，配備21″彩色監視器，彩色打印機等。控制站采用德國西門子公司SIMATIC S7-313控制器。
CPO-PCS過程控制系統是合肥水泥研究設院自動化所運用最新計算機技術與控制技術，結合多年來在水泥生產電氣及過程控制方面積累的經驗，以低投入、優化控制、管控一體化和可靠性為主要目標，針對國內不同規模、不同工藝水泥生產線開發的計算機控制系統。
CPO-PCS系統在傳統DCS分散控制、集中操作的基礎上，采用現場總線技術，不但可以使現場控制更加分散、可靠與安全，而且更能節省電纜及其施工費用；操作層面采用開放的標準網絡，可以直接與生產管理系統連接。
CPO-PCS系統可以把CPO系列的各項優化控制技術與裝備“無逢” 集成在同一系統中，比如：通過現場總線直接把CPO-QCS 生料質量控制系統融合在一起。這樣既避免了不同系統之間銜接上的技術問題，提高了控制水平，又減少了多個控制系統重復的資源浪費，降低了自動化的整體投資。
CPO-PCS系統具有先進、可靠、價格低、使用維護方便等特點，為生產企業提高控制與管理水平，進一步提高勞動生產率提供了一種很好的解決方案。
二、系統組成
CPO-PCS系統可以分為基本系統和可選功能兩大部分。
1.基本系統。
CPO-PCS基本系統由操作站、控制站、控制軟件及網絡四大部分組成。
(1)操作站
采用工業控制PC機?；九渲茫篜Ⅲ/550，128M內存，15G硬盤；21″彩色監視器；彩色打印機。
(2)控制站
采用原裝進口控制器。目前主要采用德國西門子公司SIMATIC S7系列控制器或施耐德公司的QUANTUM系列控制器。
(3)控制軟件。
包括操作站實時監控軟件、控制站實時控制軟件及相應的通訊軟件。
(4)網絡
采用國際標準的、開放的網絡通訊方式。原則上在控制室一級采用802.3標準的ETHERNET網絡協議，現場采用PROFIBUS、MODBUS或MODBUS Plus工業現場總線。
2.可選功能
所有的可選功能均可以直接通過計算機網絡與基本系統融成一體。
(1)工程師站
根據工程應用及用戶的實際需要，可以單獨設立工程師站。工程師站可以用臺式PC，也可以用機動性較強的便攜機。在一次投資不足的工程中可以由操作站兼作工程師站。
(2)遠程診斷系統
通過撥號連接，實現對控制系統和（或）生產過程的遠程診斷。
(3)電子數據存檔系統
可以實現控制軟件、控制參數及生產數據的電子存檔。
(4)生產管理系統
CPO-PCS基本系統可以與生產管理系統直接相連，也可以選用CPO系列的CPO-PMS生產管理系統，實現管控一體化。
(5)CPO-QCS配料質量控制系統。
(6)CPO-KOS水泥窯優化控制系統。
(7)CPO-MOS磨機優化控制系統。
(8)CPO-OSC稀油站控制系統。
三、主要特點
1.可靠性高
(1)全部采用工業標準的產品
控制站用西門子公司SIMATIC S7系列控制器或施耐德公司的QUANTUM系列控制器，可靠性非常高。
(2)控制技術與設備經過工業現場惡劣條件的考驗。
(3)主要控制設備采用原裝進口的名牌產品。
(4)操作站互為備用，每個操作站可以操作全線的工藝過程，安全性提高。
2.投資低
由于CPO-PCS系統根據水泥生產過程特點開發，量體裁衣，充分利用了系統的軟硬件資源。同時，利用國內技術力量對進口設備進行系統集成，在保證質量的同時降低了系統成本。而其與CPO水泥生產專用優化控制系統結合在一起，不但簡化整個控制系統，而且可以減少整體自動化投資。應用CPO-PCS系統，還可以節約基建投資，降低生產成本，提高勞動生產率。
3.開放性好
CPO-PCS系統開發伊始就考慮到開放性的重要意義，為此，整個系統各個主要組成部分都考慮到了開放、標準與通用的問題。
(1)采用開放的、符合802.3標準的ETHERNET網絡協議和PROFIBUS、MODBUS或MODBUS Plus工業現場總線作為系統網絡結構。
(2)操作站采用通用的工業PC機、WINDOWS環境，監控軟件也可以連接其它各種通用的控制硬件。
(3)SIMATIC S7或QUANTUM系列控制器，不但可靠性高，而且速度快、容量大。是目前國內外工控領域的主流產品，編程軟件符合IEC1131-3標準。
該系統良好的開放性意味著良好的靈活性、兼容性及可擴充性，順應當前計算機系統的發展趨勢。且易于與其它系統或裝備聯網，如組成全廠計算機信息管理系統等。
4.操作、維護簡便
(1)大屏幕、高分辨率彩色監視器所顯示的動態工藝過程等畫面形象逼真，信息集中，反映及時, 且全部漢化，便于操作員對工藝狀況作出快速、正確的判斷。
(2)通用的鍵盤和鼠標操作，并有各種菜單、操作提示，易學易會，操作員無須專門的計算機知識。
(3)各種報警提示，如畫面、語音、記錄、打印等，提高了操作的安全性，便于事故分析。
(4)系統有自檢功能，便于故障分析、查找。
(5)遠程診斷功能使技術人員隨時可以通過撥號進入CPO-PCS系統，使系統的監控、維護更加靈活和及時。
四、主要功能
1.操作站在傳統DCS的基礎上增加了如多媒體、圖像處理等功能。
(1)生產總貌畫面
(2)動態控制流程圖
(3)動態趨勢圖
(4)設備啟停及控制回路的操作、參數修改
(5)功能鍵定義
(6)動態畫面彩色圖形拷貝及報警畫面顯示與打印
(7)報表、歷史參數的記錄、顯示與打印
(8)多媒體功能
(9)直接圖像處理
2.控制站除用IEC1131-3標準的編程軟件，
如：梯形邏輯圖、語句表、標準控制語言、連續功能圖等。對用戶的特殊需要，還可以用BASIC、C/C++等高級語言編程。
3.通過撥號連接方法，實現對控制系統和（或）生產過程的遠程診斷。便于系統及生產過程的監控和及時維護。
4.通過電子數據存檔系統，可以對控制軟件、控制參數及生產數據進行電子存檔，便于長期保存和管理。
5.可以把CPO系列控制系統融合在一起。如：
(1)CPO-QCS配料質量控制系統
(2)CPO-MOS磨機優化控制系統
(3)CPO-KOS水泥窯優化控制系統
(4)CPO-PMS生產管理系統
(5)CPO-OSC稀油站控制系統
五、適用對象
CPO-PCS系統是一個開放的、以水泥生產控制為主要對象集成的通用計算機控制系統，它充分考慮了水泥生產中高溫、高粉塵等現場較為惡劣環境的影響，以及水泥生產以一燒二磨為中心、連續生產、分布區域較廣等工藝特點，具有可靠性高、價格低、技術先進、使用維護方便等特點。其主要適用對象為水泥生產過程。尤其對中小規模水泥生產企業，較好地解決了提高生產控制、管理水平與高投資之間的矛盾。
六、投資與效果
CPO-PCS具有低投入的特點，同時也節省了相關投資，其綜合經濟效果更為顯著。
1.減少了現場崗位，優化人員組合，降低了人工費用。
2.減輕勞動強度、優化生產環境。
3.系統可靠性高，從而提高了設備運轉率和壽命，降低消耗，減少生產成本。
4.集中操作節省了現場控制室的土建投資。
5.分散控制節省了現場電纜及電纜橋架、保護管、電纜溝等設備投資及安裝、維護費用。
應用CPO-PCS系統的綜合一次性投資，比傳統DCS減少40%以上；比國產儀表系統僅增加約20%左右；比進口儀表系統減少10%以上。如果結合其產生的效益和長期運行費用，則其投資回報率遠高于儀表系統。
七、應用實例
CPO-PCS系統控制水泥生產線的應用實例已有20多家，生產規模從300t/d到2000t/d，生產工藝包括預分解窯、窯外分解窯、立波爾窯、濕法窯等各種類型。以下簡述二例：
1.關水泥廠700t/d窯外分解窯應用CPO-PCS系統。
控制對象：700t/d窯外分解窯燒成系統、煤粉制備及喂煤系統。
系統組成：由Profibus現場總線、二個操作站和二個控制站組成。
操作站采用工業控制PC機，配備21″彩色監視器，彩色打印機等。二個操作站互為備用，同時兼作工程師站。二個操作站設置在窯頭控制室。
控制站采用德國西門子公司SIMATIC S7-412控制器。窯頭控制站控制窯頭、篦冷機、煤粉制備及喂煤系統，窯尾控制站控制窯尾、預熱器、分解爐及喂料系統等。
用Profibus現場總線把二個操作站和二個控制站連成一個CPO-PCS計算機控制系統。
2.山東魯碧建材有限公司1000t/d窯外分解窯應用CPO-QCS、CPO-OSC及CPO-KOS系統集成。
山東魯碧建材有限公司1000t/d窯外分解窯生產線上集成了CPO-QCS、CPO-OSC及CPO-KOS系統。
生料制備中采用了CPO-QCS系統控制生料配料，CPO-OSC控制磨機減速機及主軸承油站；燒成系統中采用了CPO-KOS窯優化系統進行回轉窯胴體掃描、燒成帶溫度、窯頭工業電視等監控；CPO-OSC控制窯尾高溫風機油站。
對應設置了五個現場控制站和三個操作站，其中一個操作站兼作工程師站。采用Profibus把幾個系統集成為一體。
操作站采用工業控制PC機，配備21″彩色監視器，彩色打印機等。控制站采用德國西門子公司SIMATIC S7-313控制器。
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