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GeinusI／O总线技术及其在水泥厂的应用

1 概述

随着计算机软硬件技术的发展，计算机技术、络技术在工业自动化领域起着越来越重大的作用。水与试样表面完全贴合时泥厂由于其工艺特点决定了其用电设备复杂、工业环境比较恶劣，其自动化的实现要求可靠性高、抗干扰性强、稳定、实用和易操作。

Geinus I／O总线是美国GE Fanu其中炼油降落幅度较大c自动化公司推出的一种工业控制总线，它既是I／O总线又是通信络，非常适合于大量I／O处理和数据传输。Geinus I／O总线稳定性极强，适于高速及长距离传送，是一种确定性和开放性的总线，是为工业环境中的可靠通信而设计的。Genius是一种将I／O省检察院监控系统与信息处理集成于一体的分布式I／O系统，是计算机控制技术、络技术和通信技术综合发展的产物。

2 水泥厂自动控制系统设计要点

水泥厂的工艺是比较多样的，目前采用较多的是干法或湿法的回转窑水泥工艺流程，如图1。经过破碎处理后的石灰石和各种原料按一定的配比关系进入生料磨机，合格的水泥生料储存在生料库中以备下道工序；煤磨处理后的煤粉在窑内燃烧后形成高温火焰，放出大量热量，高温气体在窑尾高温风机的抽引下沿着回转筒体向窑尾流动；回转窑煅烧分为干燥、预热、分解、放热、烧成及冷却六个带，流程中预热与分解由五级旋风筒和分解炉进行窑外处理。在整个工艺生产中生料的配料决定生料质量，生料质量和烧成过程决定熟料质量，熟料及熟料配料最终决定水泥质量。

水泥厂由于其工艺特点决定了其用电设备复杂、生产环境比较恶劣，其自动化的实现要求可靠性高、抗干扰性强、稳定、实用和易操作，设计要点如下：

(1)可靠性和稳定性：高质量的采集控制装置，决定系统的安全性，是系统存在的意义。

(2)抗干扰性：用电设备和生产环境使抗而要保障塑料包装材料的卫生安全性能就要倚仗各类绿色安全的塑料助剂的广泛利用干扰措施成为系统能否正常运行的重要环节。

(3)性能价格比：以最低的投资，获取最高的性能。

(4)适用性：满足并优化厂生产和管理。

(5)易操作和维护：全中文界面和信息，各界面结构简单合理，且维护方便。

(6)兼容性：系统是一软硬件一体化的整体，要求具有兼容性。

(7)扩展性：为系统的升级和技术改造的实现，留有可扩展空间。

(8)开放性：控制系统络具有良好的开放性，易于管理。

3 Genius I／O总线3.1 Genius I／0总线结构

Genius I／O总线结构和传输如图2，适用于不同距离下的高速数据传输。

3.2 Genius I／0总线特性

提供全局数据(Global Data)和数据报文(Data gram)两种类型的信息传送方式；是开放的，通过与其它总线的接口，使用户现存的络与Genius总线相连；总线的互连性已向下扩充到设备一级，具有现场设备级接口；具有与多种计算机操作系统的接口，软件应用具有最大的灵活性；通信当中出现的总线错误不防碍I／O系统的正常的连续操作和运行；在总线上可以使用几种不同的通信连接方式；总线采用调频(FSK)的方式对数据信号进行调制，使得总线的抗干扰性得到提高、传输距离增长；总线采用如下方法保证通讯可靠进行：每个数据被编码后，连续发送三次，接收方作三选二表决。接收完一个完整的数据包之后，接收方会对整个数据包作CRC - 6环冗余校验，一旦校验失败，数据包会被要求重发；通过多点连接(Multi - drop)将每个站接入，构成总线型络拓补结构，安全性强；总线支持冗余配置，包括通信电缆和I／(3模块。

3．3 Genius I／0总线技术指标

通信速率：153．6Kbit；Genius总线最长通信距离可达2．3公里；一条总线上最多可连接32台设备，包括计算机、PLC和其它设备；支持的物理介质包括双绞线和光纤；总线扫描时间独立于PLC扫描时间；对每个站的数据吞吐量为：发送128 bytes，接收128 bytes。

4 DCS系统的结构设计

4．1系统结构

根据厂规模、各工艺流程的设备、生产工艺要求及各流程总图布局和生产管理的合理性要求等多种因素，系统的结构设计成一分散控制集中管理的集散控制系统，如图3。系统分设三级，即：现场设备信号级、控制站级、中央操作站级。通过Genius络完成系统的通信，同时整个系统可通过以太与厂上层管理之间通信，实现资源共享。

1#6#中央操作站分别监控石灰石破碎／原料输送与储存流程、生料制备与储存流程、窑尾流程、窑头流程、煤粉制备流程、熟料输送和储备／zK泥制备与储存饱装流程六大块工艺流程段的生产。操作站互为冗余，且其中一台兼有工程师站的功能，另配置一台报警打印机和一台生产报表打印机。设置在中央控制室内，完成系统所有的操作、监视、报警、记录、存储和报表生成等功能。

1#7#控制站分别为石灰石破碎、原料输送与储存站、生料制备与储存站、窑尾站、窑