DCS系統在水泥粉磨過程中的應用

摘要：通過對牡丹江新材料股份有限責任公司新建水泥粉磨控制系統進行綜合論述，闡述DCS系統在水泥粉磨的工作原理。
關鍵詞：水泥粉磨；DCS系統

The Application of DCS System in Grinding Cement Powder
FENG Ii

（Mudanjiang New Material Limited Liability Company Infonnation Center）
Abstract：This essay aims to explain the working theory of grinding cement powder．It will comprehensively discourse on the controlling theory built by Mudanjiang New Material Limited Liability Company．
Key words： srinding cement powder；DCS System
O 前言
牡丹江新材料股份有限責任公司HOROMILL磨（國內稱為臥式輥磨或水平輥磨），是引進法國FCB公司的年產72萬噸水泥的高效水泥粉磨系統。磨的設計臺時產量120t／h，系統電耗低于26kWh／t，水泥生產P．042．5水泥。該生產線DCS系統采用了美國羅克韋爾自動化公司的Allen—Bradley（簡稱AB）品牌ControLgix控制系統?？刂葡到y將工藝過程按流程分為一個部分：磨控制系統。
1 系統的配置及主要功能
根據網絡的控制要求及現場設備的實際位置，系統的硬件配置如圖1所示。

從圖1可以看出，整個I）CS有一條主干線ControllNet網，1個現場控制站，2個操作員站，1個工程師工作站組成。系統ControllNet網采用雙網冗余，保證了系統的穩定性和可靠性。網絡信息層可與Ethemet通信。
1．1 現場控制站
現場控制站由AB的ControlLngix5555系列控制器，通訊接口模塊和輸入輸出模塊組成。它完成了數據的采集和處理，又接受上位機指令向模件輸出信號去完成控制。整個網絡的通訊都是通過通訊接口模塊完成。每個現場站都配置了中間繼電器柜，AI模件通過改變其內部接線方式可以
接受單端、差分輸入、電流、電壓輸入等不同類型的信號。
1．2 上位機
上位機包括操作員站和工程師站。
操作員站是用于生產控制和監視的人機接口。它能通過通訊軟件與AB的設備通訊，還能以OPC／DDE的方式與非AB的設備進行連接。它可以編輯顯示畫面，組態顏色、填充、旋轉、觸摸、移動、可視等控制，還可以組態報警、趨勢、事件、數據記錄、活動記錄等，能與其他Windows程序共享數據。它能完成參數、狀態的顯示，工藝設備、馬達的成組啟動、停車、復位、數值給定等控制。工程師站是用來設計、組態、調試、監視整個系統的工具，它能編輯控制邏輯，設計各種控制策略，滿足復雜的工藝要求。可以使用梯形圖方式，也可以選擇功能碼方式。能在線編程，也能離線編程。
2 系統的控制方式
因為AB的編程軟件允許用戶定義自己的數據類型，因此可以根據現場設備的種類和控制方式不同，定義相應的數據類型，編制不同的子程序。即采用了面向對象的設計方法，應用了類的概念。根據不同的控制要求，整個系統的控制可以分為三種類型：單機控制、組控制、回路控制。這種編程方法，實現了代碼的共享和調用，使編程變得簡潔，節省了內存，提高了網絡刷新速度，易于修改，易于維護。
2．1 單機控制
根據水泥生產的實際情況，現場設備種類很多，由普通電機、變頻電機、高壓電機、風機、皮帶秤、定量給料機、稀油站、電動執行器、電動閥門等等，但從控制的實質看，其控制方式可以分為普通電機和正反轉電機兩種類型 區別只在于模擬量的顯示和設定有所不同。因此，子程序的實質也就是這兩種形式。只要編寫出普通電機和正反轉電機的子程序，再加上所需要的電流、電壓、頻率的設定和顯示等數值，就可以完成相應的單機控制。
例如，對于變頻電機的控制，首先定義一個變頻電機的數據類型，它包括一個雙整型數和兩個浮點型數，用二進制表示的雙整型數不同位可以代表電機的備妥、應答、報警、驅動等信號，兩個浮點型數可以代表變頻器的設定和反饋，根據控制邏輯把這些信號組態，即實現了對變頻電機的控制。
2．2 組控制
在正常的生產條件下，為了操作更加簡單方便，減少誤操作，根據各種連鎖和保護條件，將生產設備分為若干組，開停車時，成組控制。
組控制子程序與定義的啟動電機臺數為8臺。因為它占數據標簽的8位，所以使標簽結構整齊有序，同時8臺也能在通常情況下滿足實際要求。如果超過8臺，可以使用嵌套的方式，現將幾臺電機分成一組，再把這個組當成一臺電機啟動，這樣，成組控制的電機可以擴展到無窮多。電機不足8臺的，可以啟動實際的臺數。組內電機如果有已經開啟的，程序執行時跳過這一臺電機開啟下一臺。根據不同的現場設備，程序任意定義兩臺電機間啟動和停滯的時間間隔。同時，還能完成緊停、復位等操作。
成組控制時，將生產順序上有連續關系和連鎖關系的設備分成一組，組內每臺電機都有備妥信號時，可以發出驅動，調用組控制子程序，組內電機依次開啟。電機全部啟動后，組啟動完畢，有一臺電機報警，組啟都會失敗。不管是單機控制還是組控制，這種通過軟件實現的控制與原來的電氣控制相比，顯得更加簡單、穩定、可靠了。傳統的電氣控制方式，使用了大量的繼電器、接觸器、觸點多，接線繁瑣，在控制時觸點轉換頻繁，故障率高，工作不穩定。用軟件實現的控制可以完成電器方式的全部控制，但可靠性大大提高了，維護也更加方便了。
2．3 PID回路控制
在整個工藝過程中，保持系統的熱工制度穩定是優質高產的前提和關鍵。PID回路控制，能平穩、迅速、準確地自動調節現場的相關設備，使溫度、壓力等參數穩定在一定范圍內，既提高了系統的穩定性，又提高了響應速度，滿足了工藝需要。
編程中利用軟件自身的PIE）結構體，通過設定點與過程變量的差值來控制控制變量，實現閉環控制。
根據工藝要求有許多需要PID控制的參數。例如：排風機進口測定流量，磨出磨氣體壓力，收塵器出口溫度等等。這些參數的穩定為整個磨系統的優質高產提供了必要保證。
3 改善系統穩定性的幾點措施
在系統的調試過程中，我們發現，影響系統穩定運行的因素很多，因此，在系統設計時就應盡量避免和減少干擾對系統的影響，同時，在日常的維護工作中，也應經常巡檢，做到故障發現及時，處理及時，這樣才能使整個系統穩定、高效地運行。
現場控制柜與信號源間的導線應遠離大功率用電設備，大型電氣設備啟動頻繁，大的開關裝置動作也較頻繁，這些電動機的啟動、開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場．這些交變磁場既可以通過在信號線上耦合產生干擾，也可能通過電源線上產生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響計算機系統的工作。
輸入、輸出信號線盡量分開走線，郴要與動力線在同一管路內或捆扎在一起，以免出現干擾信號，產生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；擴展電纜易受噪聲電干擾，應遠離動力線、高壓設備等。
系統的供電電源應采用單獨變壓器供電，這樣可以避免大功率設備啟動時影響UPS性能，對系統造成沖擊。對UPS 電源的維護應嚴格規范，按規程定期進行電池的自動測試。
對于變化速度很慢的直流信號，若測量毫安值時比較準確但顯示值不穩定時，可在現場柜端子上加濾波器，以使混雜于信號中的干擾信號降低為最小。
計算機系統要良好接地，每一個現場柜均應統一接地，已獲得一個等電位點，接地線裁面不小于2mm。信號源電路也應有穩定的系統接地，以防止形成地回路干擾DCS系統，同時也可以避免遭受雷擊或其他破壞。
從二次回路到現場站的所有接線應牢固，尤其是抽屜柜的com線和中間繼電器N線等，防止設備大面積跳停，為系統穩定運行提供保證。由于水泥生產的特殊性，現場站四周要嚴格密封，模件盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。柜內要定期吹掃，保持清潔，以免造成模件內部斷路，接觸不良等。
4 結束語
DCS是集計算機技術、控制技術、網絡通信技術和圖形顯示技術于一體的系統。與常規的集中式控制系統相比有如下特點：
（1）實現了分散控制。它使得系統控制危險性分散、可靠性高、投資減小、維護方便。
（2）實現集中監視、操作和管理。使得管理與現場分離，管理更能綜合化和系統化。
（3）采用網絡通信技術，這是DCS的關鍵技術，它使得控制與管理都具實時性，并解決系統的擴充與升級問題。
DCS系統在我公司HOROMIIJ．磨生產線上的應用，實現了生產控制管理中的是實時性、準確性、完整性，提高了設備運轉率改善了工作環境，節約了人力資源。其優越的性能，完全符合了復雜生產工藝的要求，實現了水泥磨優質高產低能耗的目標，滿足了水泥大型化現代化生產的需求。它標志著我國水泥工業自動化水平已發展到一個新階段。
參考文獻
[1] Contrologix系列出版物Lngix5550控制器用戶手冊，
羅克韋爾自動化技術資料，1999w
[2] KS View 32TM Expanding the world of MMi User’s
Guide，Rockwell Software．1998．