摘要:

本文以西京水泥廠為例，介紹了臺灣研華的ADAM系列控制模塊在QCS生料質量控制系統中通訊應用的情況。

1 引言

QCS生料質量控制系統是目前水泥廠普遍采用的，水泥生產質量控制的計算機系統在實際應用中，它必須要與其它控制系統（如DCS系統）以及控制設備進行數據通訊，建立可靠的數據通訊是非常重要的，本文以西京水泥廠為例，介紹了該廠采用ADAM遠程IO模塊方式完成QCS系統與DCS系統通訊的情況。

2 QCS系統在水泥廠的運用

QCS生料質量控制系統是目前水泥廠質量控制的核心。越來越多的水泥廠采用QCS生料質量控制系統進行生料質量控制。它的工作原理為：QCS生料質量控制系統根據各原料化學成分、煤灰的化學成分、煤的工業分析數據以及熟料要求的三率值和熱耗進行配料計算，求出生料的KH、N、P 、RC3S控制目標和石灰石、粘土、鐵粉以及校正原料初始喂料配比。QCS系統將各原料的初始配比傳送給DCS控制系統控制電子喂料皮帶秤進行喂料。由于原料成分的波動，出磨生料KH、N、PS和出均化庫生料KH、N、P都會與生料KH、N、P目標值之間產生偏差。QCS配料系統每過一段時間(一小時)從生料取樣器中取出具有代表性的出磨生料樣品和均化庫出口生料樣品，通過X熒光分析儀分析出它的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等成分并自動傳送給配料計算機。配料計算機算出一個周期內的實測KH、N、P、RC3S以及它們與目標值之間的偏差，QCS系統按一定的優化算法求出新的物料配比。在幾個周期內將均化庫出口生料控制在要求的范圍內，確保入窯生料 KH、N、P、RC3S的合格率達到規定要求。

水泥生產中QCS系統需要實時地將石灰石、粘土、鐵粉等原料的給定配比傳送給DCS控制系統控制電子皮帶秤進行喂料。解決好QCS生料質量控制系統與DCS系統參數可靠快速通訊非常重要。

QCS系統與DCS系統的通訊方式常用的有OPC、ModBus、Adam等，本文主要介紹根據西京水泥廠的工廠電器自動化系統的特點，采用臺灣研華的ADAM系列控制模塊在QCS生料質量控制系統中通訊的應用。

2.1 QCS系統控制要求

(1)? 需要實時地將入磨物料的配比輸出給DCS系統控制電子秤使之按給定配比下料， DCS系統能夠將各物料的實際流量輸入給QCS系統進行監控及數據統計。

(2) 水泥廠生產環境惡劣，要求系統有抗強電場、磁場的能力，有防粉塵的能力

2.2 臺灣研華ADAM遠程控制模塊特性

研華是將PC技術引入自動化市場的領先廠商之一.特別是ADAM-4000系列遠程DA&C系列，由于其具備抗高低溫、抗噪聲和抗突波的功能，已經被廣泛應用于各種工業現場。ADAM-4000系列提供兩類產品:通訊模塊和I/O模塊。通訊模塊提供各種接口,包括 以太網,串行,光纖和無線端口等;I/O模塊在主機PC和現場信號之間提供完整的信號調理和通訊解決方案,如模擬量I/O,數字量I/O和計數器等。

3、西京水泥廠QCS生料質量控制系統與DCS系統通訊設計

西京水泥廠QCS生料質量控制系統放置在化驗室里，化驗室和中控不在一個樓內，傳輸距離較遠，因電器環境非常惡劣，所以QCS生料質量控制系統采用了ADAM-4000系列的控制模塊。

利用QCS計算機系統標準的RS-232端口。由于RS-232傳輸距離及網絡容量還是有一定的限制。利用光纖傳輸具備有高帶寬，抗EMI/RFI干擾的優點，它能夠確保數據的安全傳輸。為了使信號傳輸不受電子干擾、雷擊，采用ADAM-4541 RS-232/422/485轉光纖模塊將QCS計算機系統RS-232信號透明轉換光纖傳輸信號,在信號的接受段將RS232光纖信號轉換成RS458信號。??? 再將對應的ADAM 4017 和ADAM4021 接入RS485網絡上，這就構成QCS系統與DCS系統通訊的硬件框架如圖1所示。

ADAM-4017是16位8通道模擬輸入模塊，所有通道都提供可編程輸入。它的光隔離輸入在模擬輸入和模塊之間提供了3000 VDC的隔離，保護模塊和外圍設備避免來自輸入線路高電壓的損壞。它通過A/D輸入和3000 VDC隔離變壓器的光隔離設備來保護設備避免來自接地環路和動力高峰的迫害。ADAM-4017使用16位受微處理器控制sigma-delta A/D的轉換，轉換輸入的電壓或電流到數字信號。

ADAM-4021模擬輸出模塊通過RS-485接口接收主機的數字輸入。模擬輸出模塊在電壓或電流的范圍內能夠支持單一通道模擬輸出。并通過A/D輸出和3000 VDC隔離的變壓器的光隔離，保護設備避免來自接地環路和動力峰值的危害。

軟件控制的流程：QCS系統產生了新的原料配比，通過軟件轉換成AO代碼：

?AO代碼＝（ 配比值 / 配比量程）×代碼最大值

QCS系統將AO代碼通過RS232接口和上述網絡，傳送到對應的ADAM4021模塊上，這樣對應的PLC的AI段就可以接受對應的配比，從而DCS系統就可以根據配比控制皮帶秤下料。

同時，來自PLC 的AO端的各電子秤數據發給ADAM4017，QCS系統定期的發出命令，通過上述網絡將ADAM4017的轉換好的數據讀取上來，從而可以實時的監控現場各皮帶秤實際的下料情況。

通過兩年的使用，我們發現上述系統在西京水泥廠環境下運行可靠，從來沒有故障。

4、結語

使用ADAM-4000的QCS生料質量控制系統配置靈活簡單，輸入輸出模塊全部為隔離保護方式，在惡劣環境下能夠可靠工作，已成為QCS系統與DCS系統通訊的一種重要方式。

作者：楊斌