1、中鋁河南分公司生產指揮調度中心建設方案1項目概況中鋁河南分公司，從建廠到現在已經有半個多世紀的歷史，隨著工藝的改進，產能的擴張，設備的控制手段也從落后到先進，從現場儀表到DCS，應有盡有?，F在全廠分布著大大小小一百多套控制系統，五十多個控制室（氧化鋁新系統19個，老系統26個，不含選礦廠、鎵車間、動力車間）。隨著技術的進步，生產控制的趨勢是在向集中化、智能化方面發展，很多化工企業例如興安化工和中鋁山東分公司都實現了全廠生產的集中控制，實現了調度控制場所集中化、生產組織架構扁平化、人員崗位配置精簡化、調度管理流程簡單化、管理制度體系現代化，并優化了生產，取得了很好的經濟效益。同樣，實施生產調度管

2、理中心項目也必然會給河南分公司帶來管理上的變革和企業效益的增加。河南分公司生產指揮調度中心項目計劃分2到3期實施，項目一期包括氧化鋁新系統、原氧化鋁八車間（平盤、焙燒）、9組種分。項目二期包括氧化鋁老系統。熱電、水電、碳素根據河南分公司的需要在二期實施或在三期實施。1.1項目建設目標同行業標桿企業的水平，主要體現在三點：1、推進生產管控模式改革，科學調整生產組織架構 2、減少生產管理環節，整合優化資源，降本增效 3、優化人力資源配置，提高執行力投資省，見效快，合岔時間短，兼顧中長期投資成本。穩定、安全、可靠、可擴展等性能良好，維護成本低。1.2項目內容河南分公司生產調度指揮中心項目分兩期實施，

3、一期包括氧化鋁新系統和平盤焙燒部分，二期包括氧化鋁老系統部分和熱電、碳素、水電等相關單位。一期項目實施范圍包括控制系統的整合集中、生產調度指揮中心建設、生產指標管理信息系統等三方面內容。1.控制系統整合集中項目一期控制系統整合集中內容包括氧化鋁新系統配料、溶出、沉降、分解、老系統9組種分、蒸發和原八車間的平盤、焙燒。該部分包括18套HoneyWell公司的DCS系統、12套西門子的PLC系統、1套三菱的PLC系統和1套AB的PLC系統，共計32套系統。一期控制系統清單如下：一期控制系統清單車間序號控制系統名稱CPU/控制器型號廠家配料1A組石灰爐控制系統S7-300西門子2B組石灰爐控制系統S

4、7-300西門子3C組石灰爐控制系統S7-300西門子4化灰機控制系統S7-300西門子5原料磨控制系統C200HoneyWell6破碎控制系統1756-L61AB溶出7A組管道化控制系統C200HoneyWell8B組管道化控制系統C200HoneyWell9C組管道化控制系統C200HoneyWell10D組管道化控制系統C200HoneyWell沉降11葉濾控制系統C200HoneyWell12沉降控制系統C200HoneyWell13絮凝劑控制系統S7-300西門子14外排泵控制系統S7-300西門子分解1540米沉降系統S7-300西門子16A組分解槽控制系統C200HoneyWel

5、l17B組分解槽控制系統C200HoneyWell18A組種分槽攪拌控制系統S7-300西門子19B組種分槽攪拌控制系統S7-300西門子9組種分控制系統C200HoneyWell20種分循環水控制系統S7-300西門子蒸發21A組蒸發器控制系統C200HoneyWell22B組蒸發器控制系統C200HoneyWell焙燒232#沸騰爐控制系統1350C200HoneyWell244#焙燒爐控制系統1350C200HoneyWell255#平盤過濾控制系統C200HoneyWell263#焙燒爐控制系統1850C200HoneyWell273#、4#平盤過濾控制系統C200HoneyWell2

6、8換熱器 CPU224XP-CNS7-200西門子291#沸騰爐控制系統1850C200HoneyWell301#2#平盤過濾控制系統A2ASH(S1)三菱313、4#熱水加熱器S7-200 224XP西門子二期控制系統清單如下：氧化鋁廠老系統控制系統清單車間序號控制系統名稱CPU/控制器型號廠家原料13#石灰爐控制系統A2USHCPU-S1三菱24#石灰爐控制系統Q02HCPU三菱35#石灰爐控制系統A2ASHCPU-S1三菱46#石灰爐控制系統A2USHCPU-S1三菱5破碎東擴控制系統Q12H三菱6原礦漿配料（格子磨）控制系統C200HoneyWell7生料漿配料控制系統A1ASCPU三

7、菱8后加礦Q12PHCPU三菱沉降9三沉降控制系統C200HoneyWell10三沉降老粉狀絮凝劑控制系統Q02HCPU三菱11三沉降新粉狀絮凝劑1/2系統Q12HCPU三菱12三沉降液體絮凝劑S7-300 CP314西門子13一沉降液體絮凝劑控制系統S7-300 CP314西門子14一沉降粉狀絮凝劑控制系統Q02HCPU三菱15二沉降(主體)流程控制系統Q12HCPU三菱16二沉降液體絮凝劑控制系統S7-300 CP314西門子17二沉降粉狀絮凝劑控制系統Q02HCPU三菱熟料181#煤磨控制系統Q02HCPU三菱192#煤磨控制系統Q02HCPU三菱203#煤磨控制系統Q02HCPU三菱2

8、14#煤磨控制系統Q02HCPU三菱22煤粉磨控制系統Q02HCPU三菱23油隔泵控制系統 A2USHCPU-S1三菱241#熟料窯控制系統Q02HCPU三菱252#熟料窯控制系統Q02HCPU三菱263#熟料窯控制系統Q02HCPU三菱274#熟料窯控制系統Q02HCPU三菱28熟料窯窯尾畫面Q02HCPU三菱291#2#電收塵系統Nais fp3東芝303#電收塵系統S7-200 226CN西門子314#電收塵系統Q02HCPU三菱32脫硅監控系統A2USCPU-S1三菱33分離絮凝劑自動配料系統S7-300 314西門子34赤泥外排計算機系統S7-300 314西門子35立式葉濾機控制系

9、統S7 315-2DP西門子36葉濾機監測系統A2USCPU-S1三菱37沉降絮凝劑自動配料系統Q06PHCPU三菱38沉降熱水加熱器控制系統3#4#S7-200,CPU224西門子分解39砂狀東段槽上監控系統A2USH-S1三菱40砂狀東段槽下監控系統A2USH-S1三菱41種分槽監控系統A2AS(S1)三菱42組機械攪拌監控系統A2AScpu-S1三菱43組機械攪拌監控系統A2AScpu-S1三菱44組工藝監控系統A2AScpu-S1三菱45組攪拌監控系統A2AS(S1)三菱46細氫鋁監控系統Q02HCPU三菱蒸發47四蒸發控制系統C200HoneyWell48五蒸發控制系統C200Hon

10、eyWell49六蒸發控制系統C200HoneyWell50七蒸發控制系統C200HoneyWell51大蒸發監控系統A2AScpu-S1三菱52大蒸發回水監控系統A2AScpu-S1三菱溶出53一管主控室控制系統logix5555(1756)AB54一管后增濃S7-300(315-2DP)西門子55一管熔鹽爐電加熱logix5555(1756)AB56一管熔鹽爐控制系統logix5555(1756)AB57二管主控系統C200HoneyWell58三管主控系統C200HoneyWell59二、三管后增濃S7-300(315-2DP)西門子60二管電加熱logix5550(1756-L1)AB

11、61二管熔鹽爐控制系統logix5550(1756-L1)AB62三管熔鹽爐控制系統C200HoneyWell63二管隔膜泵控制系統1756-L55M23AB64四管主控室控制系統C200HoneyWell65四管熔鹽爐控制系統C200HoneyWell66四管后增濃S7-300(CPU 315-2DP)西門子項目實施后所有系統都集中到生產調度指揮中心進行生產監控，除部分需要現場操作設備的工序外所有控制室都整合到生產調度指揮中心，原控制室保留一臺操作站，平時不具備操作權限，可供現場巡檢人員使用，在緊急情況下可以授以操作權限。需要保留的現場控制室會保留原有的操作站，從功能上說生產調度指揮中心可以

12、直接控制，但從安全和生產實際的角度考慮，此部分系統的操作權限設置在現場控制室，生產調度指揮中心只負責監控，項目一期需保留的現場控制室共計4個，見下表：一期需保留的現場控制室1化灰機控制室需現場控制化灰機2原料磨控制室需現場控制磨機3破碎控制室需現場控制破碎機4種分循環水控制室需現場控制冷卻塔、水泵等項目一期實施后取消的現場控制室共計15個，見下表：一期取消的現場控制室車間序號控制室配料1石灰爐控制室整合到生產調度指揮中心溶出2管道化控制室沉降3葉濾控制室4沉降控制室5新系統外排控制室分解640米沉降控制室7種分控制室9組種分控制室蒸發8蒸發控制室焙燒92#爐控制室105#平盤控制室113#爐控

13、制室123#4#平盤控制室131#爐控制室141#2#平盤控制室二期也同樣需要保留少量現場控制室和其余現場控制室都取消，取消后的現場控制室保留控制系統盤柜、服務器和一臺操作站。2.生產調度指揮中心建設生產調度指揮中心定于項目二期實施范圍包括氧化鋁老系統、水電、熱電。內容包括控制系統優化集成、生產監控系統、管控系統集成、能源管理中心建設、設備運行管理系統等幾方面的內容。1.3整體規劃方案河南分公司生產調度指揮中心項目分兩期實施，一期包括氧化鋁新系統和平盤焙燒部分，二期包括氧化鋁老系統部分和熱電、碳素、水電等相關單位。項目一整體規劃包括以下功能，控制系統集中整合、全廠生產視頻系統建設、全廠管控系統

14、建設、設備生產運行管理建設，能源管理中心系統建設?？刂葡到y集中整合包括了全公司氧化鋁、熱電、水電、碳素等生產部門的控制系統集中整合優化。由于是老廠，從一開始建設到規模不斷擴大，設備不斷增加，河南分公司的控制系統也因為建設的年代不同品牌、版本差異較大。針對這個特點，我們采取統一規劃、分步實施、2個平臺的方案。統一規劃是指將所有控制系統都通過改造統一到以太網通信，并對全廠所有的控制系統IP地址、Vlan劃分、命名規則等作一個統一部署，組建一個全廠的生產控制網絡。分步實施是指先易后難，先將目前整合比較容易的氧化鋁新系統部分，初步建立全廠生產控制網絡，為以后擴展整合其他部分打好基礎，并通過一段時間的調

15、整運行積累一些管理革新、人員培訓方面的經驗，為以后全廠的集中作好儲備。2個品牌是指DCS采用HoneyWell的控制系統和平臺，PLC平臺統一為西門子WinCC平臺，2個平臺之間可以通過OPC共享數據。全廠生產視頻系統包括了全公司氧化鋁、熱電、水電、碳素等生產部門的生產視頻監控，目前只有氧化鋁新系統有統一的視頻網絡。在項目一期中視頻網絡暫不改變，在項目二期中原氧化鋁新系統視頻網絡將不能滿足要求，需要重新規劃全廠的視頻網絡，并對現有的新系統視頻網絡重新作相應的部署。對于原各個分散的生產視頻，通過改造現場的視頻設備、組建統一的視頻網絡。改造后的視頻網絡與生產控制網絡無任何關聯，與生產辦公網絡相連，

16、任何一臺辦公終端只要有權限就可以看到生產現場視頻。全廠管控一體化系統包括了全公司氧化鋁、熱電、水電、碳素等生產部門的管控一體化系統，目前只有氧化鋁新系統有一個管控平臺?，F有的管控數據采集采用的是接口機雙網卡的方式，接口機一路網卡對控制系統，一路網卡對實時數據庫，2個網卡分別在2個網絡上，實時數據庫通過各個接口機讀取數據。項目一期只涉及氧化鋁新系統，這種采集方式可以暫時不變，等到項目二期，由于建成全廠生產控制網絡，實時數據庫可以直接接入生產控制網絡，在同一個網絡中實時數據庫可以直接與各個控制系統通訊并讀取數據，這樣可以節省大量的接口機和網絡設備并減少中間環節提高效率。現有管控系統通過防火墻實現控

17、制網絡與辦公網絡的隔離，但防火墻并不能絕對可靠地保證生產控制網絡的安全，隨著科技的進步，各種新的病毒和攻擊方式會不斷產生，原有的防火墻會逐漸落后，有效性會不斷降低，控制系統的威脅會越來越大。在項目二期中將采用網閘物理隔離的方式實現生產控制網絡與辦公網絡的有效隔離，這種物理隔離方式不會隨著科技的進步而降低有效性，會永久可靠地保證控制網絡不受到來自辦公網絡的威脅。生產指標信息管理系統生產指標信息管理系統是設備運行管理能源管理中心系統2分布式技術簡介2.1Honeywell的分布式技術 2.2西門子的分布式技術 3一期技術方案3.1控制系統優化集成技術方案中鋁河南分公司生產調度指揮系統一期包括氧化鋁

18、新系統和老系統的9組種分和平盤焙燒共32套系統。其中HoneyWell的DCS系統有18套，其余為西門子、AB、三菱的PLC系統，其中HoneyWell的DCS系統詳細情況見下表：車間序號控制系統名稱版本廠家網絡控制器套原料1原料磨控制系統PKS R210冗余1霍尼韋爾溶出2A組管道化控制系統PKS R210冗余2霍尼韋爾3B組管道化控制系統PKS R210冗余2霍尼韋爾4C組管道化控制系統PKS R210冗余2霍尼韋爾5D組管道化控制系統PKS R210冗余2霍尼韋爾沉降6沉降控制系統PKS R201冗余2霍尼韋爾7葉濾控制系統PKS R210冗余1霍尼韋爾分解8A組分解槽控制系統PKS R

19、210冗余2霍尼韋爾9B組分解槽控制系統PKS R210冗余1霍尼韋爾109組種分控制系統PlantScape R500冗余2霍尼韋爾蒸發11A組蒸發器控制系統PKS R201冗余2霍尼韋爾12B組蒸發器控制系統PKS R201冗余1霍尼韋爾焙燒131#沸騰爐控制系統PKS R301FTE1霍尼韋爾142#沸騰爐控制系統PlantScape R400冗余1霍尼韋爾153#焙燒爐控制系統PKS R210冗余1霍尼韋爾164#焙燒爐控制系統PKS R210FTE1霍尼韋爾173#4#平盤過濾控制系統PKS R210FTE1霍尼韋爾185#平盤過濾控制系統PKS R210FTE1霍尼韋爾由表中可以看

20、出除了焙燒4套系統外，所有HoneyWell的DCS系統都采用雙網絡冗余的系統結構，并且大部分系統是210版本。方案一：本方案將沉降的1套PKS R201、蒸發的2套PKS R201、9組種分的1套PlantScape R500升級到PKS R210系統并且補充相應的DSA授權。升級后原料、溶出、沉降、分解、蒸發的系統就統一到PKS R210版本，并且網絡結構相同，硬件除了交換機不作任何改變，交換機更換成具備千兆上行能力的交換機，并增加一對核心交換機連接所有系統的交換機，通過統一規劃后，將所有系統的地址、機器名、區間設置（資產）重新設置，使得各系統在同一網絡上不會有沖突，在同工序之間的系統可以

21、通過DSA實現跨系統的操作。各個系統的服務器、交換機保持原位置不變；每套系統保留一臺操作站在原控制室，平時只有監視權限，在緊急狀況下授予操作權限。通過DSA我們可以將多套HoneyWell的DCS系統虛擬成一套，從操作員角度感覺不到這里的差別。焙燒的6套系統中有4套采用了FTE網絡，并且使用的最高版本是R301，所以針對焙燒部分的6套DCS統一合并升級到新版，并采用FTE網絡。升級完成后焙燒6套系統合并成一套，系統設置2套冗余服務器安置在原1#爐控制室；原6個控制室各保留一臺Console站；現場Console站在緊急情況下授予控制權限，平時只有監視權限。生產調度指揮中心配置1臺Console

22、站和3套Flex站。PLC部分分成4部分，原料部分、分解部分、沉降部分、焙燒部分。原料部分包括石灰爐、化灰機、破碎，這三套系統都是以太網通信，所以不需要硬件改造就可以在規劃IP地址后接入1對冗余WinCC服務器，冗余WinCC服務器接入原料磨DCS交換機。分解部分包括新系統2組分解攪拌、9組分解攪拌、種分循環水、40m沉降，這四套系統中只有40m沉降需要增加以太網模塊改造成以太網通信，經過改造后4套系統在規劃IP地址后接入1對冗余WinCC服務器，冗余WinCC服務器接入新系統種分DCS交換機。沉降部分包括絮凝劑和外排，這兩套系統都需要增加網絡模塊改造成以太網通信，經過改造后2套系統在規劃IP

23、地址后接入1對冗余WinCC服務器，冗余WinCC服務器接入新系統種分DCS交換機。焙燒部分包括1#2#平盤、1#2#平盤熱水加熱、3#4#平盤熱水加熱，1#2#平盤使用老型號的三菱PLC，現在配件早已停產，需要用串口服務器將通信方式改成以太網，1#2#平盤熱水加熱、3#4#平盤熱水加熱可以通過增加網絡模塊改造，經過改造后3套系統在規劃IP地址后接入1對冗余WinCC服務器，冗余WinCC服務器接入焙燒DCS交換機。方案二：原料、溶出、沉降、分解、蒸發、焙燒6個工序共18套DCS系統合并升級，并采用FTE網絡，升級完成后，每個工序一套系統，每套系統配置2套冗余服務器，原控制室保留一臺Conso

24、le站，生產調度指揮中心每套系統配置一套Console站和多套Flex站，生產調度指揮中心的操作站每套系統配1臺Console站和多臺Flex站。PLC部分同方案1。3.2生產控制系統網絡技術方案網絡拓撲網絡線路3.2生產監控系統方案河南分公司氧化鋁新系統生產視頻系統相當完善，已經形成一個完整的視頻網絡，所有氧化鋁新系統相關的生產視頻都已經進入管控網絡，并且可以在任何一臺管控終端上進行顯示。在原二廠調度室，也就是現擬定的生產調度指揮中心有一套由18臺CRT電視組成的電視墻，目前還在正常運行，但是整套設備有些老化。根據盡量利用原有設備的原則，現有的生產監控視頻系統保持現狀，但生產調度指揮中心的電

25、視墻已經老化且位置安置不合理，為了有效的利用空間，需要將現有的CRT電視墻更換成輕薄的液晶監視器。改造后，電視墻占用的空間大大減少且顯示效果會明顯提升。對于1#2#平盤和5#平盤，由于其流程不屬于氧化鋁新系統，其生產視頻沒有進入到現有的生產監控視頻系統，而是各自有獨立的監視系統。其中1#2#平盤有1個攝像監控，5#平盤有4個攝像監控，每個控制室配一套硬盤錄像機，硬盤錄像機視頻信號通過網絡進入現有視頻系統。3.3管控系統方案原氧化鋁新系統管控一體化系統已經使用了幾年，雖然整體結構不太合理、功能上有所欠缺、存在一些問題，但目前暫時可以滿足生產的部分需要，所以這部分不做改變，保持原有功能。原管控系統

26、的接口機采用雙網卡，其中一個網卡用于連接控制系統，另一網卡連接管控網絡，控制系統在統一規劃后IP地址會有所變化，原接口機連接控制系統的設置根據規劃后的控制系統也要作相應改變。重新設置后原接口機還用以前的方式進行數據采集，管控系統則不需任何修改就可以維持原有功能。1#焙燒爐、2#焙燒爐、4#焙燒爐、1#2#平盤、5#平盤、9組種分，這幾部分的生產數據并沒有進入到現有的管控系統中。在控制系統改造完成后，由于控制系統形成一個完整的網絡，理論上原接口機可以訪問任何一個控制系統并獲取數據，原焙燒部分沒有進入管控系統的控制系統數據可以由3#焙燒的接口機和3#4#平盤的接口機采集，9組種分控制系統的數據可以

27、由新系統種分的接口機采集。管控系統其它功能暫時保持不變，維持原有功能等到管控二期再進行大規模的改造。3.4生產調度指揮中心機房方案機房設計河南分公司原氧化鋁二廠辦公樓一樓有一間管控系統的中心機房，機房內可利用空間較大，可以充分容納生產調度指揮中心的設備安置。所以本方案中就不再建設新的機房，直接利用已有的中心機房。電源設計機房內原配電部分保持不變，考慮到控制系統的電源要求要高于管控系統，需要另外配置，系統電源采用雙路電源進線，經過雙電源自投裝置后進入UPS，UPS電源輸出分成2路，一路供網絡設備使用，一路供生產調度指揮中心操作站使用。UPS電源部分：該部分采用機房專用配電箱來完成，它接到UPS送

28、過來的單路電源，通過150A總電源開關，輸出到分支回路中，我們為該部分設計了十三條回路：服務器回路4條，交換機回路3條，工作站回路2條，消防回路1條，備用回路3條；根據調度機房2×3DLP大屏和機房服務器交換機以及相關設備計算，本方安選擇30KVA后備電源，同時保證機房設備安全選用帶遠程網絡監視。UPS電源選型接地方案利用氧化鋁辦公樓建筑物基礎地作防雷地及電源地。建筑基礎使用大面積鋼筋綁扎，柱子主鋼筋及四周墻體鋼筋直通到達屋頂女兒墻防雷帶。其接地電阻值一般都能滿足GB5005794的要求，即4。機房一般有四種接地形式，即：計算機專用直流邏輯地、交流工作地、安全保護地、防雷保護地。設計

29、考慮采用原接地極，并采用聯合接地方式；接地電阻應小于歐姆。直流工作地在大樓計算機機房內的布局，是作數字電路等電位地網（或邏輯接地網）。該網用銅排在活動地板下，依據計算機設備布局，縱橫組成網格，配有專用接地端子，用編織軟銅線以最短的長度與計算機設備相連。計算機直流地需用接地干線引下至接地端子。原機房已有接地，可以在測試后直接利用已有接地。3.5生產調度指揮中心建設生產調度指揮中心平面圖、效果圖生產調度指揮中心調度電話4方案采用軟硬件簡介4.1網絡部分核心交換機匯集交換機4.2視頻部分液晶監視器4.3不間斷電源UPS山特4.4霍尼韋爾PKS新版介紹4.5西門子WinCC介紹5項目實施方案5.1項目實施原則控制系統合叉，控制系統合叉以最低限度不影響生產運行為原則。DCS系統合叉：序號名稱型號規