??? 水泥人網訊：摘要：本文以上海新華控制技術（集團）有限公司TiSNet-XDC800系統(tǒng)為例，利用DCS系統(tǒng)邏輯運算功能強大、邏輯信號范圍大、調試時間短、控制組態(tài)靈活等優(yōu)點，介紹篦冷機料封閥進入DCS控制的實際應用及改造經驗。
??? 關鍵詞： 控制??? 篦冷機???? 料封閥??? 組態(tài)
??? 一、存在問題
??? 我公司現(xiàn)有一條2500t/d脫硫石膏粉煤灰綜合利用水泥熟料生產線，配套4.5MW純低溫余熱發(fā)電機組，該項目于2009年7月29日點火烘窯，8月19日生產熟料，燒成系統(tǒng)主要設備為安徽合肥水泥研究設計院提供的HCFC-3000控制流篦式冷卻機，其篦室卸料系統(tǒng)采用氣動弧形閥帶氣缸控制，其控制由合肥水泥研究設計院金山科技實業(yè)公司電氣自動化成套設備廠提供的西門子S7-200? PLC系統(tǒng)實現(xiàn)就地手動、本地自動、遠方中控幾種控制方式并能實現(xiàn)高、中、低三種速度周期進行放料控制。
??? 該系統(tǒng)自投產以來由于設備維護、PLC本身程序問題、二次電氣元件故障頻發(fā)等原因導致篦冷機風室放料不及時，造成篦冷機篦板螺栓剪短、活動梁頂彎等故障，由于篦冷機運行中處理故障時間過長，多次出現(xiàn)窯止料，現(xiàn)針對這一系列事故的原因分析，主要由于PLC動作循環(huán)周期時間響應慢，甚至近期出現(xiàn)程序死機情況。為此將料封閥控制改為DCS控制勢在必行。
??? 1、原設計PLC控制箱接線原理圖如（圖1）。現(xiàn)場控制箱具有中控（遠程控制）、本地自動、手動幾種運行方式，運行方式切換由S2切換開關實現(xiàn)，PLC動作料封閥的速度、周期由S3切換開關實現(xiàn)，固定三種速度放料。而現(xiàn)場料封閥氣動推桿氣缸動作開啟時間由PLC內部程序固定為15S，無調節(jié)手段。
??? 2、近期出現(xiàn)S2切換開關切換后，DCS“備妥”狀態(tài)不會變化，DCS遠程啟動PLC后，PLC程序不執(zhí)行中控指令，造成篦冷機風室放料困難，運行巡檢員只有在現(xiàn)場手動切換放料，勞動強度大，無法兼顧其他設備的巡檢，嚴重影響安全生產。
??? 3、現(xiàn)場處理時，熱控維護人員在“DCS系統(tǒng)”?強制將料封閥“備妥”信號強置為“1”。短接S2切換開關“備妥”、“遠程控制”?信號，?短接S3切換開關高速節(jié)點，遠程啟動PLC顯示、動作正常，但放料速度仍無改觀，需要巡檢員補充放料才能保證生產。
??? 4、現(xiàn)場氣缸密封、控制電磁閥氣源管多次被高溫燙傷漏氣，也是料封閥動作不暢的另一原因。
??? 二、改造方案
??? 經過多次檢查現(xiàn)場設備布置進行改造方案論證，從改造工期、投資、安全可靠性角度出發(fā)，確定利用DCS系統(tǒng)對料封閥進行徹底改造，由窯頭電氣室現(xiàn)場DCS機柜#4柜進行DI、DO點信號采集和執(zhí)行控制輸出，將PLC操作方式轉換開關、速度轉換設置開關、PLC、24VDC直流工作電源等控制設備取消，保留控制箱上料封閥動作指示燈、單個料封閥操作按鈕、輸出隔離繼電器、DCS到現(xiàn)場控制電纜，以降低改造資金。
??? 1、改造后的二次接線原理圖（圖2）
??? 2、DCS系統(tǒng)內部邏輯原理圖（圖3，?圖4?）
??? 三、改造措施
??? 1、利用原PLC到DCS系統(tǒng)的遠程控制電纜實現(xiàn)現(xiàn)在的控制方式，以節(jié)約電纜施工量和改造投資。對DI點采集信號現(xiàn)場側為無源常開觸點，信號電源為DCS系統(tǒng)內部采集電源，9個現(xiàn)場料封閥輸出控制經繼電器隔離輸出，DO點控制信號機柜側由DCS系統(tǒng)DO繼電器端子板進行第一次擴容隔離，電源為原PLC控制箱內部220VAC交流電源，電磁閥線圈電源由PLC控制箱內部新增加的空氣開關經內部繼電器二次隔離后送出動作，以減少現(xiàn)場單個電磁閥線圈故障或短路、電纜線路短路故障造成控制電源跳閘。工作開始前，根據(jù)工作票要求由KP柜將料封閥控制電源斷開，驗電并掛牌確保施工人員人身安全，按照二次接線原理圖進行現(xiàn)場二次回路的施工接線，并對控制箱到DCS系統(tǒng)的回路進行檢查確保接線正確，防止DI通道竄入強電損壞DCS系統(tǒng)DI通道端子板，接完線檢查正確并核實現(xiàn)場無檢修工作后送上電磁閥工作電源，單個現(xiàn)場操作料封閥檢查現(xiàn)場動作正常與控制箱顯示狀態(tài)一致。
??? 2、DCS系統(tǒng)內部邏輯組態(tài)工作開始前，統(tǒng)計現(xiàn)場原始DI點通道位置，新增DO輸出通道位置，對I/O數(shù)據(jù)庫進行編輯，保證與通道對應。
??? 3、控制策略上，在進行邏輯組態(tài)時確保工程師站組態(tài)方式為離線狀態(tài)，保留原DCS內部料封閥PLC控制邏輯，料封閥采用單機操作啟動方式，停止操作則可以由操作員單機操作或聯(lián)鎖實現(xiàn)停止運行功能，聯(lián)鎖停止信號采用熟料槽式輸送機運行信號作為料封閥的啟動跳閘聯(lián)鎖條件（在自動方式下熟料槽式輸送機運行作為料封閥啟動條件，當熟料槽式輸送機跳閘或停運時，料封閥自動停止工作），內部功能塊主要采用具有時間定時器功能的TIMER(T)功能塊實現(xiàn)周期時間和料封閥開啟時間的控制。內部模擬邏輯正常后，將組態(tài)下裝DCS現(xiàn)場機柜和中控操作員站，現(xiàn)場將輸出隔離繼電器電源送上，斷開電磁閥工作電源，檢查輸出隔離繼電器動作與DCS系統(tǒng)顯示料封閥一致。
??? 4、將聯(lián)鎖信號置“0”，送上料封閥工作、控制電源，進行設備動態(tài)運行調試，檢查動作時間、動作周期運行情況。
??? 四、改造效果
??? 本次改造從2010年10月18日開始，總工期只用了1.5天時間，改造過程中原有電纜芯數(shù)、DI/DO通道核對、現(xiàn)場二次回路施工接線工作量最大，是控制工期的關鍵。DCS內部邏輯及監(jiān)控畫面組態(tài)，最重要就是清楚功能塊的作用及邏輯控制策略的實現(xiàn)。
??? 改造后的篦冷機料封閥控制系統(tǒng)回路簡單，故障檢查范圍減少到料封閥故障時只檢查工作、控制電源、電磁閥、壓縮空氣壓力，縮短處理時間。篦冷機風室物料多時，料封閥工作周期和閥門開啟時間調節(jié)不在困難，只要DCS系統(tǒng)維護工程師在工程師站調出料封閥控制邏輯，修改功能塊TIMER(T)輸入端DT角計時時間調整周期，修改輸出端DT角計時時間則可控制料封閥動作時間，用鼠標和鍵盤輕而易舉的就能實現(xiàn)，不再到現(xiàn)場切換簡化操作，并且當某個篦冷機風室物料較多時，現(xiàn)場控制箱即可進行料封閥電磁閥操作放料，不影響DCS系統(tǒng)工作順序，設備的動作可靠性、安全性得到很大提高。
??? 五、改造工作的完善
??? 目前篦冷機料封閥動作可靠性、安全性雖然得到很大程度的提高，但控制策略還有需要進一步完善的地方，以實現(xiàn)控制策略的最佳優(yōu)化。
??? 1、篦冷機篦床篦縫的增加，會導致某些風室集料嚴重，風室溫度升高，則利用風室溫度信號在DCS系統(tǒng)內設置一定值，當風室溫度高于規(guī)定值可作為該風室料封閥開啟的附加聯(lián)鎖條件之一。
??? 2、篦冷機料封閥目前還是總體上的啟動控制，下一步則考慮在單個料封閥脈沖定時器前增加一個“或門”以實現(xiàn)DCS系統(tǒng)對單個料封閥的操作。
??? 3、目前料封閥動作時間、動作周期調整只有熱控維護工程師能夠進行調整，可利用DCS定時、計時功能模塊，將料封閥動作時間、動作周期做在監(jiān)視畫面中，并做成可調設置參數(shù)，以便操作員根據(jù)現(xiàn)場情況及時調整，進一步提高料封閥的操作靈活性。
??? 4、將料封閥電磁閥塑料壓縮空氣管用同規(guī)格的銅管代替，并將電磁閥本體遇到熟料輸送機旁不被漏料淹埋的墻壁上，避免電磁閥和電纜損傷。
??? 六、結束語
??? 部分現(xiàn)場設備廠家供貨的配套產品仍采用大量的PLC系統(tǒng)，現(xiàn)場維護困難，基本上都是分析、判斷故障、處理故障時間較長，制約了現(xiàn)場設備的正常運轉率，而DCS控制系統(tǒng)在水泥生產線應用的逐漸成熟，在目前新型水泥生產線設計上基本上都設計有DCS控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性得到充分保證的前提下進行系統(tǒng)功能再開發(fā)，無慮將提高水泥生產設備的正確動作率、運轉率以及安全可靠性。
來源：貴州黔桂三合水泥有限責任公司??李恒剛?楊洪芳
??? 水泥人網訊：摘要：本文以上海新華控制技術（集團）有限公司TiSNet-XDC800系統(tǒng)為例，利用DCS系統(tǒng)邏輯運算功能強大、邏輯信號范圍大、調試時間短、控制組態(tài)靈活等優(yōu)點，介紹篦冷機料封閥進入DCS控制的實際應用及改造經驗。
??? 關鍵詞： 控制??? 篦冷機???? 料封閥??? 組態(tài)
??? 一、存在問題
??? 我公司現(xiàn)有一條2500t/d脫硫石膏粉煤灰綜合利用水泥熟料生產線，配套4.5MW純低溫余熱發(fā)電機組，該項目于2009年7月29日點火烘窯，8月19日生產熟料，燒成系統(tǒng)主要設備為安徽合肥水泥研究設計院提供的HCFC-3000控制流篦式冷卻機，其篦室卸料系統(tǒng)采用氣動弧形閥帶氣缸控制，其控制由合肥水泥研究設計院金山科技實業(yè)公司電氣自動化成套設備廠提供的西門子S7-200? PLC系統(tǒng)實現(xiàn)就地手動、本地自動、遠方中控幾種控制方式并能實現(xiàn)高、中、低三種速度周期進行放料控制。
??? 該系統(tǒng)自投產以來由于設備維護、PLC本身程序問題、二次電氣元件故障頻發(fā)等原因導致篦冷機風室放料不及時，造成篦冷機篦板螺栓剪短、活動梁頂彎等故障，由于篦冷機運行中處理故障時間過長，多次出現(xiàn)窯止料，現(xiàn)針對這一系列事故的原因分析，主要由于PLC動作循環(huán)周期時間響應慢，甚至近期出現(xiàn)程序死機情況。為此將料封閥控制改為DCS控制勢在必行。
??? 1、原設計PLC控制箱接線原理圖如（圖1）?，F(xiàn)場控制箱具有中控（遠程控制）、本地自動、手動幾種運行方式，運行方式切換由S2切換開關實現(xiàn)，PLC動作料封閥的速度、周期由S3切換開關實現(xiàn)，固定三種速度放料。而現(xiàn)場料封閥氣動推桿氣缸動作開啟時間由PLC內部程序固定為15S，無調節(jié)手段。
??? 2、近期出現(xiàn)S2切換開關切換后，DCS“備妥”狀態(tài)不會變化，DCS遠程啟動PLC后，PLC程序不執(zhí)行中控指令，造成篦冷機風室放料困難，運行巡檢員只有在現(xiàn)場手動切換放料，勞動強度大，無法兼顧其他設備的巡檢，嚴重影響安全生產。
??? 3、現(xiàn)場處理時，熱控維護人員在“DCS系統(tǒng)”?強制將料封閥“備妥”信號強置為“1”。短接S2切換開關“備妥”、“遠程控制”?信號，?短接S3切換開關高速節(jié)點，遠程啟動PLC顯示、動作正常，但放料速度仍無改觀，需要巡檢員補充放料才能保證生產。
??? 4、現(xiàn)場氣缸密封、控制電磁閥氣源管多次被高溫燙傷漏氣，也是料封閥動作不暢的另一原因。
??? 二、改造方案
??? 經過多次檢查現(xiàn)場設備布置進行改造方案論證，從改造工期、投資、安全可靠性角度出發(fā)，確定利用DCS系統(tǒng)對料封閥進行徹底改造，由窯頭電氣室現(xiàn)場DCS機柜#4柜進行DI、DO點信號采集和執(zhí)行控制輸出，將PLC操作方式轉換開關、速度轉換設置開關、PLC、24VDC直流工作電源等控制設備取消，保留控制箱上料封閥動作指示燈、單個料封閥操作按鈕、輸出隔離繼電器、DCS到現(xiàn)場控制電纜，以降低改造資金。
??? 1、改造后的二次接線原理圖（圖2）
??? 2、DCS系統(tǒng)內部邏輯原理圖（圖3，?圖4?）
??? 三、改造措施
??? 1、利用原PLC到DCS系統(tǒng)的遠程控制電纜實現(xiàn)現(xiàn)在的控制方式，以節(jié)約電纜施工量和改造投資。對DI點采集信號現(xiàn)場側為無源常開觸點，信號電源為DCS系統(tǒng)內部采集電源，9個現(xiàn)場料封閥輸出控制經繼電器隔離輸出，DO點控制信號機柜側由DCS系統(tǒng)DO繼電器端子板進行第一次擴容隔離，電源為原PLC控制箱內部220VAC交流電源，電磁閥線圈電源由PLC控制箱內部新增加的空氣開關經內部繼電器二次隔離后送出動作，以減少現(xiàn)場單個電磁閥線圈故障或短路、電纜線路短路故障造成控制電源跳閘。工作開始前，根據(jù)工作票要求由KP柜將料封閥控制電源斷開，驗電并掛牌確保施工人員人身安全，按照二次接線原理圖進行現(xiàn)場二次回路的施工接線，并對控制箱到DCS系統(tǒng)的回路進行檢查確保接線正確，防止DI通道竄入強電損壞DCS系統(tǒng)DI通道端子板，接完線檢查正確并核實現(xiàn)場無檢修工作后送上電磁閥工作電源，單個現(xiàn)場操作料封閥檢查現(xiàn)場動作正常與控制箱顯示狀態(tài)一致。
??? 2、DCS系統(tǒng)內部邏輯組態(tài)工作開始前，統(tǒng)計現(xiàn)場原始DI點通道位置，新增DO輸出通道位置，對I/O數(shù)據(jù)庫進行編輯，保證與通道對應。
??? 3、控制策略上，在進行邏輯組態(tài)時確保工程師站組態(tài)方式為離線狀態(tài)，保留原DCS內部料封閥PLC控制邏輯，料封閥采用單機操作啟動方式，停止操作則可以由操作員單機操作或聯(lián)鎖實現(xiàn)停止運行功能，聯(lián)鎖停止信號采用熟料槽式輸送機運行信號作為料封閥的啟動跳閘聯(lián)鎖條件（在自動方式下熟料槽式輸送機運行作為料封閥啟動條件，當熟料槽式輸送機跳閘或停運時，料封閥自動停止工作），內部功能塊主要采用具有時間定時器功能的TIMER(T)功能塊實現(xiàn)周期時間和料封閥開啟時間的控制。內部模擬邏輯正常后，將組態(tài)下裝DCS現(xiàn)場機柜和中控操作員站，現(xiàn)場將輸出隔離繼電器電源送上，斷開電磁閥工作電源，檢查輸出隔離繼電器動作與DCS系統(tǒng)顯示料封閥一致。
??? 4、將聯(lián)鎖信號置“0”，送上料封閥工作、控制電源，進行設備動態(tài)運行調試，檢查動作時間、動作周期運行情況。
??? 四、改造效果
??? 本次改造從2010年10月18日開始，總工期只用了1.5天時間，改造過程中原有電纜芯數(shù)、DI/DO通道核對、現(xiàn)場二次回路施工接線工作量最大，是控制工期的關鍵。DCS內部邏輯及監(jiān)控畫面組態(tài)，最重要就是清楚功能塊的作用及邏輯控制策略的實現(xiàn)。
??? 改造后的篦冷機料封閥控制系統(tǒng)回路簡單，故障檢查范圍減少到料封閥故障時只檢查工作、控制電源、電磁閥、壓縮空氣壓力，縮短處理時間。篦冷機風室物料多時，料封閥工作周期和閥門開啟時間調節(jié)不在困難，只要DCS系統(tǒng)維護工程師在工程師站調出料封閥控制邏輯，修改功能塊TIMER(T)輸入端DT角計時時間調整周期，修改輸出端DT角計時時間則可控制料封閥動作時間，用鼠標和鍵盤輕而易舉的就能實現(xiàn)，不再到現(xiàn)場切換簡化操作，并且當某個篦冷機風室物料較多時，現(xiàn)場控制箱即可進行料封閥電磁閥操作放料，不影響DCS系統(tǒng)工作順序，設備的動作可靠性、安全性得到很大提高。
??? 五、改造工作的完善
??? 目前篦冷機料封閥動作可靠性、安全性雖然得到很大程度的提高，但控制策略還有需要進一步完善的地方，以實現(xiàn)控制策略的最佳優(yōu)化。
??? 1、篦冷機篦床篦縫的增加，會導致某些風室集料嚴重，風室溫度升高，則利用風室溫度信號在DCS系統(tǒng)內設置一定值，當風室溫度高于規(guī)定值可作為該風室料封閥開啟的附加聯(lián)鎖條件之一。
??? 2、篦冷機料封閥目前還是總體上的啟動控制，下一步則考慮在單個料封閥脈沖定時器前增加一個“或門”以實現(xiàn)DCS系統(tǒng)對單個料封閥的操作。
??? 3、目前料封閥動作時間、動作周期調整只有熱控維護工程師能夠進行調整，可利用DCS定時、計時功能模塊，將料封閥動作時間、動作周期做在監(jiān)視畫面中，并做成可調設置參數(shù)，以便操作員根據(jù)現(xiàn)場情況及時調整，進一步提高料封閥的操作靈活性。
??? 4、將料封閥電磁閥塑料壓縮空氣管用同規(guī)格的銅管代替，并將電磁閥本體遇到熟料輸送機旁不被漏料淹埋的墻壁上，避免電磁閥和電纜損傷。
??? 六、結束語
??? 部分現(xiàn)場設備廠家供貨的配套產品仍采用大量的PLC系統(tǒng)，現(xiàn)場維護困難，基本上都是分析、判斷故障、處理故障時間較長，制約了現(xiàn)場設備的正常運轉率，而DCS控制系統(tǒng)在水泥生產線應用的逐漸成熟，在目前新型水泥生產線設計上基本上都設計有DCS控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性得到充分保證的前提下進行系統(tǒng)功能再開發(fā)，無慮將提高水泥生產設備的正確動作率、運轉率以及安全可靠性。
來源：貴州黔桂三合水泥有限責任公司??李恒剛?楊洪芳
