Unity Quantum过程控制平台在重庆Lafarge
重庆拉法基水泥有限公司成立于2003年6月5日，是由拉法基中国海外控股有限公司与重庆水泥厂共同出资创办的中法合资企业。为满足重庆市场对高品质水泥需求的快速增长， 法国拉法基集团于2004年1月8日投入巨资建设重庆拉法基水泥有限公司2500t/d新型干法水泥生产线。
该工程由天津水泥工业设计研究院对实施总包。生产线采用了施耐德电气公司的最新高端Unity Quantum 过程控制平台。
系统背景：
原有重庆水泥厂拥有一条2000t/d的水泥生产线，控制系统采用的是贝利公司的INFI 90 系统。通讯协议采用封闭的INFI NET 协议，整个系统由4套OIS 11操作站，5套PCU现场站组成。
新建的水泥生产线在控制上要求能够和一线进行通讯，实现公用设备的联锁及控制。
控制范围：
 原料粉磨系统
 烧成系统
 煤粉制备系统
 熟料和水泥粉磨系统
 水泥储存及汽车散装系统
整个系统I/O点数多达5350点，和上位机通讯的标签多达55692点。
系统结构：
LEVEL3
LEVEL2
LEVEL1
系统为三层结构。
LEVEL1为现场I/O层，I/O模块采用施耐德电气公司的Advantys产品，其开关量I/O模块为6通道，模拟量I/O模块为2通道，岛链结构分布在各个电力室，每个岛现场组态。该产品经济实用，体积很小，整个调试及生产过程未出现I/O通道损坏的模块。
LEVEL2为控制层，各个控制器采用带以太网通讯口的Unity Quantum处理器，集中布置在中央控制室内，处理器型号分为140CPU65150和140CPU65160两种。Unity Quantum CPU是施耐德公司新推出的处理器，其处理能力和速度以及集成功能在原来的Quantum处理器的基础上有了很大的提高。Advantys岛链以MB+通讯协议， 采用光纤为媒介和Unity Quantum处理器进行通讯。 编程时所有I/O输出信号采用PEER COOP的方式进行通讯，输入信号采用编程指令的方式进行通讯，两种不同的通讯方式的混合使用提高了通讯效率。 由于系统和上位机通讯点数多达55692点，为了提高通讯效率，系统采用双以太网模块的方式和上位机通讯，双140NOE77101以太网同时工作，共同分担大量的数据通讯。
LEVEL3为管理监控层，包括一个工程师站，两台服务器和五个操作站。工程师站进行上下位软件编程及调试，两台服务器互为热备用，原料磨操作站、窑系统操作站、煤磨操作站、水泥粉磨操作站其中安放在中控室，散装操作站安放在散装车间控制室内，其通讯介质为光纤。另外工厂的质量分析及自动配料系统通过以太网接入到整个自动化系统中来，构成一个大的过程控制系统。
LEVEL2和LEVEL3之间采用Modbus TCP/IP Ethernet 通讯协议，用1000M的交换机构成环网结构，在LEVEL2和LEVEL3层之间打造数据高速公路，实现高效率的数据通讯。
为了实现1#生产线设备和2#生产线设备的连锁和2#线对1#线设备的控制，系统采用Modbus通讯协议实现底层数据的交换。拓扑结构如下：
软件工具：
LEVEL2层的编程工具：Unity Pro。Unity Pro是施耐德电气巨资开发的针对Atrium、Premium、Quantum自动化平台的通用的编程工具，支持5种标准的 IEC 61131-3 编程语言以及面向 C++ 的开放，Unity Pro轻松跨越工厂控制系统设计、安装、生产、维护。
 可以直接通过工艺视图访问应用模块，然后用户可以直接访问过程子集的控制管理。
 附加的用户目录和指向应用浏览器的超文本链接便于用户访问在线文档，获得有关PLC应用的更多信息。
 集成应用诊断：显示记录在PLC诊断存储器中的报警信息，帮助用户在程序逻辑中找到产生错误的原因。
LEVEL3层的编程工具采用IFIX。IFIX 作为整个工厂控制系统的监控软件，通过OPC和Unity Quantum处理器和质量控制系统通讯。
 动态画面制作。
 服务器客户机结构。
 支持服务器的冗余配置。
另外，系统采用了施耐德电气公司开发的Unity Pro 的插件软件UAG。UAG （Unity Application Generator）是一个专家软件，遵循ISA S88标准，对于过程类型的应用UAG提供单一的数据库，同时可以生成PLC代码（Unity Pro或Concept），以及HMI 监控系统（Monitor Pro V7.2或者第三方监控系统）所需要的所有元素。
在这个项目中，还采用了施耐德电气公司根据拉法基U21的技术要求而开发的专用功能快库。
 SSB//SSDB 顺序起动功能块
 M1B//M2B//MAB//DAB//AAB//BPB 各种马达控制功能块
 AIB//AOB//DIB 输入输出专用控制功能块
 PIDB PID调节专用功能块
编程前，必须将制定如上图所示的分组表，其内容为：组号﹑组名﹑车间号﹑数据库名以及设备代号﹑功能块号以及设备名称等，运行UAG软件，先按组生成下位软件，每组自动形成一个树支，树支内每个设备功能块和管脚标签自动生成，所有的标签在数据库中自动排列并自动分配地址，标签库上下位共用，编程人员只要做好设备之间的联锁及保护工作就完成了下位软件的编程工作。
下位软件生成之后，打开IFIX软件，再运行UAG就可生成HMI即上位监控软件。UAG调用如上图的分组表，每组自动形成一个树支，树支内每个设备状态图素，如电机状态﹑阀门状态﹑组开组停按钮以及模拟量的输入显示及模拟量的输出给定以及PID调节按钮等均自动生成。编程人员只要按工艺流程图完成静态流程图的制作后，将每个树支内的设备状态图素移至静态流程图中相应的位置即就完成了整个上位软件的编制工作。
施耐德电气公司的UAG专家软件能自动生成上下位软件，并生成了上下位能共享的一个数据库，这大大减轻了以前由于使用第三方软件而带来的巨大的标签库的手动输入工作量。另外，数据库内标签地址分配不会出现重复，大大减少了以前程序调试时因标签或地址重复而带来的种种问题。UAG专家软件是一个理想的编程工具。
结束语：
为满足用户的要求，自动化系统的体系架构越来越多地侧重于分布式的结构，并且其功能也可以和集中式系统相媲美。重庆拉法基工厂的自动化控制系统开创性地使用了Advantys STB分布式I/O系统采用开放式的模块化输入/输出系统，实现通过总线或者通讯网络使用主控制器管理自动化岛的设计方案，并取得了成功。拉法基重庆水泥有限公司2#水泥生产线在天津院和施耐德电气公司的共同努力下，于2005年7月份顺利点火并按合同要求通过了各项指标的考核。
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