1  引言

    玻璃棉生產線由窯爐、成纖、固化爐及冷線成型等系統構成。整個和生產工藝過程較為復雜。同時，因使用液化氣和重油作為燃料，對安全的要求特別高，所以生產線對自動控制系統有很高的要求。此前，國內一般廠家都選用智能儀表控制系統，或引進國外的DCS控制系統，性能價格比都不理想。針對其生產過程的控制特點，選用了SIEMENS公司的S7-400軟件冗余系統，投用以來，取得較好的控制效果。

2  系統概況

工藝特點:

(1) 玻璃棉生產兼有連續生產和批次生產的特點,窯爐生產(玻璃液燒熔)是一個連續、不可間斷的過程，任何過程的中斷都有可能造成不可預測的后果和損失，所以系統對控制的可靠性要求很高;而固化爐及冷線處理系統則只在出產品時運行。

(2) 生產所用燃料是液化氣和重油，必須嚴格控制燃料和助燃風的混合比例，任何比例失調都會造成工藝狀況的不穩定，甚至會有爆炸的危險，所以系統對自控回路的精度要求很高。

(3) 生產過程復雜，系統的檢測、控制點及PID自控回路較多(見附表)，而且整個系統的生產是一個高度關聯的動態平衡過程，各PID回路之間關系密切而復雜，這對PLC系統的性能和軟件設計工作都提出了考驗。



3  系統結構

    固化爐及冷線成型系統由設備廠家自帶的的PLC系統控制(S7-300PLC和TP170A)，工藝信息送控制室顯示。
    控制的重點和難點是窯爐和成纖系統。根據上述的工藝特點，我們采用了CPU和通訊模塊的雙冗余系統。圖1示出系統結構圖。

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3.1  網絡構成

    整個系統由兩級網絡構成:主站網和從站網。2臺操作站(操作站1、操作站2)、1臺工程師站、2臺CPU414、1臺S7-300組成主站網;5個現場站與CPU414之間組成了從站網。
    操作站及工程師站實質上沒有任何差別，只是設置操作等級的限制，各站上的操作權限不一樣。通過系統管理員的授權(密碼控制)任何一個站都可實現其他2個站的所有功能。操作站、工程師站通過MPI卡接入主站網。網絡協議為Profibus，通訊速率最高可達12Mbps，考慮到傳輸距離較遠(約200m)，途中電磁干擾較嚴重，為保證通訊暢通，將通訊速率設置為1.5 Mbps。
    2臺CPU414通過PLC通訊模塊(CP443)接入主站網，固化爐系統的CPU314則通過CPU上的DP口直接接入主站網。
    現場站是連接PLC系統和工業現場的接口，所有的輸入/輸出模塊都安裝在5個現場站上。每個現場站上都有兩塊通訊模塊(153-2),分別接到2臺CPU414的DP口上，組成從站網，通訊協議為Profibus-DP，通訊速率為12 Mbps。

3.2  系統冗余
    為提高系統的可靠性，對控制系統的核心部分CPU及PLC通訊模塊都采用了軟件冗余技術，兩套CPU414處理器、電源模塊、通訊控制模塊(CP443)分別安裝在兩塊冗余機架上，同時各I/O站上也都裝有兩塊通訊處理模塊(153-2)。正常工作時，2臺CPU一臺為主，一臺為從。主CPU執行控制程序，并控制著對應的通訊模塊，同時不斷地將需要冗余備份的數據發往從CPU;從CPU則處于熱備狀態，不運行控制程序，只是不停地接受數據，同時判斷其自身的運行狀態。一旦主CPU停止工作，從CPU立即接過系統控制權，同時主從位置互換，完成無擾動切換。