摘要:
本文通過對山東信發(fā)鋁電集團(tuán)新疆農(nóng)六師煤電有限公司碳素廠和電解鋁廠項目中的GE 智能平臺 RX3i控制系統(tǒng)及上位機(jī)iFIX的介紹，向讀者描述GE智能平臺RX3i控制系統(tǒng)及軟件產(chǎn)品在碳素廠和電解鋁廠應(yīng)用的一套完整解決方案。

關(guān)鍵字：GE智能平臺  RX3i  iFIX  碳素 電解鋁

項目名稱

山東信發(fā)鋁電集團(tuán)新疆農(nóng)六師煤電有限公司碳素廠和電解鋁廠項目，屬于有色金屬行業(yè)。

應(yīng)用背景

山東信發(fā)鋁電集團(tuán)有限公司始建于1972年，現(xiàn)有所屬企業(yè)及控股公司50余家，職工15000余人，是一家集發(fā)電、供熱、電解鋁、氧化鋁、碳素、氟化鹽、中高密度板、味精、鋁深加工等十大產(chǎn)業(yè)鏈條于一體的現(xiàn)代化大型企業(yè)集團(tuán)。

新疆農(nóng)六師煤電有限公司是山東信發(fā)集團(tuán)響應(yīng)國家西部大開發(fā)的政策，于2009年六月份開始到新疆五家渠市112團(tuán)投資興建的一家集發(fā)電、再生鋁、碳素、蘭炭等產(chǎn)品于一體的大型企業(yè)。新疆農(nóng)六師煤電有限公司主要包括發(fā)電廠、碳素廠和鋁廠，三個主要生產(chǎn)廠。

客戶需求

信發(fā)集團(tuán)新疆項目是自治區(qū)、兵團(tuán)重大招商引資項目。公司預(yù)計總投資300億元人民幣，建設(shè)總規(guī)模160萬噸再生鋁、八臺36萬千瓦熱電機(jī)組、120萬噸蘭炭、60萬噸碳素、36萬噸瀝青。公司一期工程投資70億元人民幣，建設(shè)37萬噸再生鋁、四臺36萬千瓦熱電機(jī)組、60萬噸蘭炭、30萬噸碳素及電器開關(guān)、保溫材料、氧氣乙炔、鋁深加工等其他配套項目。項目由前期的籌建階段進(jìn)入了實質(zhì)性建設(shè)階段的時間較短，全體公司領(lǐng)導(dǎo)班子的帶領(lǐng)下，公司上下團(tuán)結(jié)一心，艱苦奮戰(zhàn)，力爭2010年7月一期工程正式投產(chǎn)。

由于時間的緊迫，客戶不僅僅需要可靠的控制系統(tǒng)產(chǎn)品，更需要易于掌握、集成、擴(kuò)展、技術(shù)先進(jìn)的控制系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)也易于維護(hù)，以降低后期的運行成本。同時客戶也提出了新的要求，不但要實現(xiàn)設(shè)備的區(qū)域監(jiān)控，也希望能夠?qū)崿F(xiàn)全廠的集中監(jiān)控。在保證系統(tǒng)功能的前提下，希望平臺提供商能夠提供較為經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)軟件解決方案。

解決方案

為了滿足客戶的需求，要一套可靠性高、易于操作、維護(hù)方便、性價比高的一套自動化控制系統(tǒng)。結(jié)合GE 智能平臺的先進(jìn)控制器產(chǎn)品的特點，GE 智能平臺沈陽辦事處的工作人員積極同設(shè)計院、用戶技術(shù)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行技術(shù)交流，給出了一套適合于用戶需求的自動化控制系統(tǒng)方案。

碳素廠和鋁廠大致包括以下工藝流程：電解煙氣凈化、超濃相輸送、氧化鋁倉庫及輸送系統(tǒng)、原料倉庫、煅燒車間、瀝青熔化、生陽極車間、焙燒及炭塊庫、陽極組裝及殘極處理、電解空壓站、碳素空壓站、余熱蒸汽鍋爐房、余熱熱媒鍋爐及泵房、電解凈化循環(huán)水、整流所循環(huán)水、鑄造循環(huán)水、煅燒循環(huán)水、生陽極循環(huán)水、組裝循環(huán)水、焙燒凈化循環(huán)水、空壓站循環(huán)水、全廠加壓泵房、生活污水處理站、生產(chǎn)廢水處理站等等。該項目中使用GE智能平臺RX3i系統(tǒng)控制的設(shè)備大致有：4000L預(yù)熱式混捏鍋   8個，使用8套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制；2臺12t/h風(fēng)掃式球磨機(jī)，使用2套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制；1臺5t/h 500T型殘極破碎機(jī)，使用1套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制；5臺300t/h氣墊式皮帶輸送機(jī)使用5套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制；余熱鍋爐，使用RX3i單機(jī)控制器及其I/O實現(xiàn)控制；蒸汽鍋爐，使用RX3i單機(jī)控制器及其I/O實現(xiàn)控制；澆鑄機(jī)，使用RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；3臺 40t/h 雙齒輥破碎機(jī)，使用3套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；4臺1848型 40t/h振動篩，使用4套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；2臺1648型 20t/h振動篩，使用2套RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；3套使用RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O控制的編組機(jī)組 ；1臺 10t/h PF1007型反擊式破碎機(jī) ，使用 RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；2臺 35t/h鄂式破碎機(jī)，使用RX3i單機(jī)控制器及VersaMax 遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)控制；3臺58室焙燒爐  共使用了51套90-30單機(jī)控制器及90-30系列I/O模塊。

此外在電解、焙燒煙氣凈化系統(tǒng)，堆垛天車控制系統(tǒng)、懸鏈控制系統(tǒng)中也使用了GE智能平臺RX3i單機(jī)控制系統(tǒng)。在陽極組裝工藝段中還使用GE智能平臺VersaMation運動控制器及Quick panel View觸摸屏產(chǎn)品。

根據(jù)碳素廠和鋁廠工藝流程和結(jié)構(gòu)，控系統(tǒng)主要分為三個層次。這三層次是上位機(jī)監(jiān)控平臺層、現(xiàn)場設(shè)備控制層及I/O網(wǎng)絡(luò)層。這三個層次分別使用了GE 智能平臺的軟件、RX3i 高性能、先進(jìn)控制系統(tǒng)以及RX3i 本地I/O系統(tǒng)和VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制。解決方案可大致分為以下三個部分。

• 高速以太通訊網(wǎng)絡(luò)。
• RX3i 高性能、先進(jìn)控制控制器及其RX3i本地I/O系統(tǒng)和VersaMax 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。
• 上位機(jī)操作員站和工程師維護(hù)工作站。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以參見圖1和圖2所示。

圖1 電解鋁廠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 碳素廠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1、高速以太通訊網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)通訊快速地發(fā)展與廣泛地普及，其無可比擬的高速與互聯(lián)互通的優(yōu)勢，使以太網(wǎng)通訊成為目前世界上工業(yè)控制領(lǐng)域高速通訊的事實標(biāo)準(zhǔn)與未來通訊的發(fā)展趨勢。

工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的低成本，高實效，高擴(kuò)展性及高智能的魅力，吸引著越來越多的制造業(yè)的廠商。

GE IP 自動化產(chǎn)品很好地支持工業(yè)以太網(wǎng)通訊，可以用于控制層設(shè)備之間、控制層與遠(yuǎn)程I/O 之間、控制層與人機(jī)界面HMI/觸摸屏之間的通訊。GE IP 工業(yè)以太網(wǎng)通訊產(chǎn)品支持以下工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議：

• 􀁹 SRTP TCP/IP 協(xié)議
• 􀁹 EGD 協(xié)議
• 􀁹 Modbus TCP/IP 協(xié)議

在本列應(yīng)用中，主要采用SRTP TCP/IP 協(xié)議。SRTP TCP/IP 協(xié)議，即Service Request Transport Protocol，其基于Client/Server 結(jié)構(gòu)、Request/Reply 方式進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，Client 對Server 發(fā)出讀/寫數(shù)據(jù)Request，Server 對Client 返回相應(yīng)Reply。SRTP TCP/IP 協(xié)議可以用于GE IP 產(chǎn)品的控制器間數(shù)據(jù)通訊、編程組態(tài)下載、控制器與HMI通訊等。

SRTP TCP/IP 協(xié)議支持通用型的Hub、Switch、Router產(chǎn)品。 

2、RX3i 高性能、先進(jìn)控制控制器及其本地I/O系統(tǒng)和VersaMax

遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。

作為GE 智能平臺新一代的過程自動化控制器，PAC系統(tǒng)在操作系統(tǒng)之上設(shè)計了一個通用的、適合于多平臺的(包括硬件平臺和操作系統(tǒng)平臺)、便于移植的、輕便的控制引擎(control engine)，集成了包括邏輯控制、運動控制、過程控制和人機(jī)界面在內(nèi)的多領(lǐng)域解決方案，從而保證使用PAC系統(tǒng)的用戶可以使其編制的應(yīng)用程序獲得較大的應(yīng)用收益，并且還可以方便地優(yōu)化其自動化平臺，從而不需重新設(shè)計整個系統(tǒng)，就可以不斷獲得越升的系統(tǒng)性能。

此外,GE智能平臺的RX3i控制系統(tǒng)還具有以下的應(yīng)用優(yōu)點：標(biāo)配Intel Pentium III 300和1000MHz CPU處理器，CPU內(nèi)部集成10M或64M用戶內(nèi)存,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，使用12或16槽PCI機(jī)架，底板速度提高到27M,真正支持熱插拔使用。使用PCI總線底板來支持高速PCI數(shù)據(jù)傳輸率，支持標(biāo)準(zhǔn)底板使第三方可以方便的開發(fā)I/O、通信、動作控制、可視和其它模塊。RX3i底板也可匹配90™-30系列I/O模塊。
RX3i控制系統(tǒng)提供了豐富的I/O接口模塊（包括智能型I/O接口模塊和非智能型I/O接口模塊）,適合于從簡單到復(fù)雜的應(yīng)用。此外系統(tǒng)還提供了多種網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，如以太網(wǎng)通訊模塊IC695ETM001，PROFIBUS總線通訊模塊IC695PBM300和IC695PBS301。

VersaMax PLC是一種更易于使用、價格合理、性能卓越的PLC。VersaMax提供了廣泛的I/O模塊、電源模塊和通訊模塊。通訊支持TCP/IP以太網(wǎng)、Profibus DP、DeviceNet和Modbus RTU協(xié)議。模塊具有帶電熱插拔功能。多種類型的底座和接插式端子提供了接線的靈活性。

3、上位機(jī)操作員站和工程師維護(hù)工作站

圖3 懸鏈系統(tǒng)操作畫面   

此系統(tǒng)中設(shè)立了5臺機(jī)操作員站HMI站和一臺工程師維護(hù)工作站。

操作員站上安裝并運行PROFICY HMI/SCADA-iFIX 軟件，作為原GE智能平臺的工業(yè)自動化軟件解決方案家族中的HMI/SCADA解決方案，強(qiáng)大的VBA腳本功能和靈活易學(xué)的特點，使得其在國內(nèi)外有著廣泛的用戶群。其真正的分布式、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)包括可靈活構(gòu)造的服務(wù)器（SCADA Server）和客戶端（iClient 、iClientTS 和 iWebServer），無論是客戶端應(yīng)用，還是第三方或用戶自定義應(yīng)用均可讀取SCADA Server實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時動態(tài)畫面、趨勢、報表、批次控制、MES等應(yīng)用。這些應(yīng)用既可以與SCADA Server運行在同一臺計算機(jī)；也可通過Intranet、Internet 分布在網(wǎng)絡(luò)中不同的Server或Client節(jié)點上運行，十分適合多節(jié)點系統(tǒng)的應(yīng)用。無論是 Server和Client 功能運行在單一計算機(jī)，實現(xiàn)簡單的單機(jī)人機(jī)界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多Server和多Client數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，iFIX都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。該產(chǎn)品非常易于使用，同時又適合于實時控制和監(jiān)視，可以將它配置成從單個節(jié)點到多節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成不同的規(guī)模，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

PROFICY HMI/SCADA- iFIX軟件能夠應(yīng)用在各種不同類型的工業(yè)生產(chǎn)過程中，諸如汽車，航天，石油與天然氣，化工，石化，食品加工，飲料，制藥，紙漿與造紙，管線，金屬，水與廢水處理，交通以及其它行業(yè)。

圖4 煅