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摘要:
本文通過對山東信發(fā)鋁電集團新疆農(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用的一套完整解決方案,。

關鍵字：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),。

應用背景

山東信發(fā)鋁電集團有限公司始建于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,。

新疆農(nóng)六師煤電有限公司是山東信發(fā)集團響應國家西部大開發(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)集團新疆項目是自治區(qū),、兵團重大招商引資項目,。公司預計總投資300億元人民幣，建設總規(guī)模160萬噸再生鋁,、八臺36萬千瓦熱電機組,、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37萬噸再生鋁、四臺36萬千瓦熱電機組,、60萬噸蘭炭,、30萬噸碳素及電器開關、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入了實質性建設階段的時間較短,，全體公司領導班子的帶領下,，公司上下團結一心，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、擴展,、技術先進的控制系統(tǒng),，并且該系統(tǒng)也易于維護，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)設備的區(qū)域監(jiān)控，也希望能夠實現(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、維護方便,、性價比高的一套自動化控制系統(tǒng),。結合GE 智能平臺的先進控制器產(chǎn)品的特點，GE 智能平臺沈陽辦事處的工作人員積極同設計院,、用戶技術負責人員進行技術交流，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)控制的設備大致有：4000L預熱式混捏鍋   8個,，使用8套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制,；2臺12t/h風掃式球磨機，使用2套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制,；1臺5t/h 500T型殘極破碎機,，使用1套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制；5臺300t/h氣墊式皮帶輸送機使用5套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O系統(tǒng)來實現(xiàn)控制,；余熱鍋爐,，使用RX3i單機控制器及其I/O實現(xiàn)控制；蒸汽鍋爐,，使用RX3i單機控制器及其I/O實現(xiàn)控制,；澆鑄機，使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實現(xiàn)控制,；3臺 40t/h 雙齒輥破碎機,，使用3套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實現(xiàn)控制；4臺1848型 40t/h振動篩,，使用4套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實現(xiàn)控制,；2臺1648型 20t/h振動篩，使用2套RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實現(xiàn)控制,；3套使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O控制的編組機組 ,；1臺 10t/h PF1007型反擊式破碎機 ,，使用 RX3i單機控制器及VersaMax 遠程I/O實現(xiàn)控制；2臺 35t/h鄂式破碎機,，使用RX3i單機控制器及VersaMax 遠程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構，控系統(tǒng)主要分為三個層次,。這三層次是上位機監(jiān)控平臺層,、現(xiàn)場設備控制層及I/O網(wǎng)絡層。這三個層次分別使用了GE 智能平臺的軟件,、RX3i 高性能,、先進控制系統(tǒng)以及RX3i 本地I/O系統(tǒng)和VersaMax 遠程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,。
• RX3i 高性能、先進控制控制器及其RX3i本地I/O系統(tǒng)和VersaMax 遠程I/O系統(tǒng),。
• 上位機操作員站和工程師維護工作站,。

系統(tǒng)結構圖可以參見圖1和圖2所示。

圖1 電解鋁廠系統(tǒng)結構圖

圖2 碳素廠系統(tǒng)結構圖

1,、高速以太通訊網(wǎng)絡

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)控制領域高速通訊的事實標準與未來通訊的發(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，可以用于控制層設備之間,、控制層與遠程I/O 之間,、控制層與人機界面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 結構,、Request/Reply 方式進行以太網(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,、先進控制控制器及其本地I/O系統(tǒng)和VersaMax

遠程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、過程控制和人機界面在內(nèi)的多領域解決方案,，從而保證使用PAC系統(tǒng)的用戶可以使其編制的應用程序獲得最大的應用收益,，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)還具有以下的應用優(yōu)點：標配Intel Pentium III 300和1000MHz CPU處理器，CPU內(nèi)部集成10M或64M用戶內(nèi)存,應用標準的工業(yè)PCI總線標準,，使用12或16槽PCI機架,，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,，支持標準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）,適合于從簡單到復雜的應用,。此外系統(tǒng)還提供了多種網(wǎng)絡通訊模塊,，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,、上位機操作員站和工程師維護工作站

圖3 懸鏈系統(tǒng)操作畫面   

此系統(tǒng)中設立了5臺機操作員站HMI站和一臺工程師維護工作站。

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,，強大的VBA腳本功能和靈活易學的特點，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/服務器結構包括可靈活構造的服務器（SCADA Server）和客戶端（iClient 、iClientTS 和 iWebServer）,，無論是客戶端應用,，還是第三方或用戶自定義應用均可讀取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等應用,。這些應用既可以與SCADA Server運行在同一臺計算機；也可通過Intranet,、Internet 分布在網(wǎng)絡中不同的Server或Client節(jié)點上運行,，十分適合多節(jié)點系統(tǒng)的應用。無論是 Server和Client 功能運行在單一計算機,，實現(xiàn)簡單的單機人機界面 (HMI),，還是網(wǎng)絡復雜的分布式多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)絡系統(tǒng)形成不同的規(guī)模,，具有很強的可擴展性,。

PROFICY HMI/SCADA- iFIX軟件能夠應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 煅燒爐系統(tǒng)監(jiān)控畫面

工程師站上除安裝了PROFICY HMI/SCADA- iFIX 軟件,，還安裝了控制器編程組態(tài)軟件：Proficy Logic Developer-PLC。用來開發(fā)和維護系統(tǒng)的應用軟件,。

圖5 空壓站及循環(huán)水系統(tǒng)監(jiān)控畫面

GE 智能平臺的開發(fā)的Historian數(shù)據(jù)庫,，具有分布式的數(shù)據(jù)采集，C/S結構,，可在多種環(huán)境下運行,，高效的數(shù)據(jù)存儲方式，具有豐富的客戶端數(shù)據(jù)處理和分析工具,，可擴展的數(shù)據(jù)協(xié)同應用,，并且提供ODBC/JDBC/OLE DB接口以及工業(yè)標準規(guī)范OPC和DDE，提供圖形化的應用開發(fā)界面,，支持WEB訪問方案,，提供報表開發(fā)工具等優(yōu)異特性，所以成為企業(yè)底層控制網(wǎng)絡和上層管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡連接的最佳選擇,。IH數(shù)據(jù)庫是一個模塊化軟件系統(tǒng),，主要分為客戶端模塊和服務器端模塊，客戶端模塊負責實時數(shù)據(jù)的采集,，服務器端模塊負責數(shù)據(jù)采集設置,、壓縮、存儲等工作,。

歷史數(shù)據(jù)的查詢,、趨勢功能幫助工廠人員關注解決問題和優(yōu)化工廠性能，而不是簡單地跟蹤數(shù)據(jù),。當一個嚴重的問題發(fā)生時,，工廠人員可以快速地訪問來自服務器端中存儲的數(shù)據(jù)，同時使用簡單的拖拽技術建立一個數(shù)據(jù)趨勢顯示，從而快速和有效地說明工藝問題,。

實施結果

通過與GE 智能平臺的合作,，由于控制器產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，以及軟件產(chǎn)品的易于使用性,，縮短了項目開發(fā)周期,，節(jié)約了項目實施成本，該項目一期已于2010年7月中旬投產(chǎn),，提高了工廠運行效益,。該項目一期投產(chǎn)后，形成的產(chǎn)值將超過160億元,，利稅超過16億元,，將極大拉動當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，促進發(fā)展當?shù)毓I(yè),，促進少數(shù)民族地區(qū)的繁榮和穩(wěn)定,，能提供更多的就業(yè)機會，經(jīng)濟效益和社會效益顯著,。同時也為GE 智能平臺控制器產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品在電解鋁生產(chǎn),、碳素生產(chǎn)領域中的應用提供了良好的開端。

關于GE智能平臺

GE智能平臺是一個提供高新技術的企業(yè),，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件,、硬件和技術服務以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的,，靈活的,，超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源,、水處理,、消費品、國防和防御,，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領域獲得持續(xù)的優(yōu)勢,。GE智能平臺是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員,。想獲取更多信息,，請訪問：www.ge-ip.com/cn。