基于DCS系統(tǒng)的輥壓機(jī)自動(dòng)控制方案

　　我公司第一條生產(chǎn)線水泥磨系統(tǒng)的輥壓機(jī)是九十年代初引進(jìn)德國(guó)HB公司的設(shè)備，自投入運(yùn)行以來(lái)，輥壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備及調(diào)節(jié)控制一直由設(shè)備廠家配套的西門子PLC（ S5—115u）來(lái)完成，至今已運(yùn)行5年之余，PLC（ S5—115u）控制器的性能和可靠性已經(jīng)存在隱患，每次掉電后都需要重新下裝PLC控制程序，非常麻煩和不方便；更關(guān)鍵的是該系列PLC產(chǎn)品各種模塊、插件早已停止生產(chǎn)，市場(chǎng)上已沒(méi)有相應(yīng)備件可換，一旦發(fā)生故障，勢(shì)必影響我公司水泥磨的正常生產(chǎn)，為了予防此類事故的發(fā)生，公司決定對(duì)輥壓機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制部分進(jìn)行改造，由DCS控制系統(tǒng)來(lái)代替現(xiàn)場(chǎng)的西門子PLC（ S5—115u）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輥壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。

　　一、具體方案
　　1、選擇DCS控制系統(tǒng)：該輥壓機(jī)屬于我公司一線水泥磨的設(shè)備，因此本方案確定由一線DCS系統(tǒng)來(lái)完成輥壓機(jī)的控制，我公司一線的DCS系統(tǒng)是施耐德公司MODICON 系列產(chǎn)品，PLC是MODICON 的984控制器，I/O模塊是MODICON 800系列模塊；下位編程軟件采用的是MODSOFT梯形圖邏輯，上位組態(tài)軟件是Intellution公司FIX7.0，但考慮到現(xiàn)在一線PLC控制程序網(wǎng)絡(luò)數(shù)已經(jīng)很多，因此在編程之前我們刪除了部分作廢的設(shè)備控制程序網(wǎng)絡(luò)。因此本次改造我們選擇用一線的MODICON 984控制器來(lái)代替替代原來(lái)PLC（ S5—115u），用MODSOFT梯形圖邏輯來(lái)編制輥壓機(jī)的控制系統(tǒng)的程序，實(shí)現(xiàn)輥壓機(jī)系統(tǒng)的所有設(shè)備的自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)功能。

　　2、輥壓機(jī)系統(tǒng)包含的設(shè)備和需要增加的控制點(diǎn)數(shù)：一線原來(lái)輥壓機(jī)系統(tǒng)包括的設(shè)備有：固定輥、移動(dòng)輥兩臺(tái)高壓電機(jī)，兩臺(tái)減速機(jī)冷卻循環(huán)泵，一臺(tái)潤(rùn)滑泵、一臺(tái)液壓泵和四個(gè)電磁閥（兩個(gè)加壓，兩個(gè)減壓）。DI點(diǎn)數(shù)：40個(gè)；DO點(diǎn)數(shù)：10個(gè)。  模擬量AI點(diǎn)有10個(gè)：包括4個(gè)輥壓機(jī)電機(jī)軸承溫度、2個(gè)電機(jī)電流、2個(gè)壓力、2個(gè)輥縫。改造前，輥壓機(jī)系統(tǒng)的所有模擬量信號(hào)已經(jīng)進(jìn)入到一線DCS系統(tǒng)，因此本方案只需將開(kāi)關(guān)量信號(hào)接入到一線的PLC系統(tǒng)，由于我公司PLC系統(tǒng)的水泥磨子站有備用的開(kāi)關(guān)量模塊（B808、B809），所以不需要重新加裝I/O控制模塊。

　　3、改造后的控制方式：輥壓機(jī)（指固定輥、移動(dòng)輥電機(jī)）的開(kāi)停仍由一線水泥磨操作員通過(guò)一線DCS系統(tǒng)控制。其它設(shè)備如循環(huán)泵、潤(rùn)滑泵、液壓泵、電磁閥的開(kāi)停都由DCS系統(tǒng)自動(dòng)控制的。它們的開(kāi)停不僅受固定輥、移動(dòng)輥的控制，還受現(xiàn)場(chǎng)壓力的高低和兩個(gè)輥縫的距離等參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)、控制，干油泵工作方式是間歇式開(kāi)停，開(kāi)停時(shí)間可由操作員自己設(shè)定。改造后，操作員仍然組開(kāi)組停輥壓機(jī)（指固定輥、移動(dòng)輥電機(jī)），在一線水泥磨操作畫面加上輥壓機(jī)系統(tǒng)其他設(shè)備（兩臺(tái)減速機(jī)冷卻循環(huán)泵，一臺(tái)潤(rùn)滑泵、一臺(tái)液壓泵和四個(gè)電磁閥）的狀態(tài)，供操作員監(jiān)控。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備基本都由DCS自動(dòng)控制的。因此改造時(shí)要在DCS系統(tǒng)中單獨(dú)做一個(gè)輥壓機(jī)操作控制畫面，各種控制參數(shù)的設(shè)定都可以在此畫面上完成，由于各種控制參數(shù)不需要經(jīng)常更改，因此沒(méi)有給一線現(xiàn)在的操作人員造成操作上的不方便。

　　具體的控制方案如下：
　　（1）、固定、移動(dòng)輥兩高壓電機(jī)開(kāi)停控制：和低壓電機(jī)一樣，開(kāi)停由操作員操作，根據(jù)需要加入啟動(dòng)連鎖：即左右壓力均低于最低值；停車連鎖：即軸承溫度高報(bào)警（延時(shí)5秒后電機(jī)跳停）、兩個(gè)輥不同步（延時(shí)30秒后電機(jī)跳停）、兩個(gè)輥縫高報(bào)警（延時(shí)5秒后電機(jī)跳停）、輥縫差大于設(shè)定值（延時(shí)180秒后電機(jī)跳停）。運(yùn)行連鎖：即磨主機(jī)和入磨皮帶同時(shí)已經(jīng)運(yùn)行（啟動(dòng)），另外還有一種控制方式是在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁選擇開(kāi)停，控制過(guò)程仍然是由DCS程序控制，這種方式主要是為了調(diào)試試車的方便，這時(shí)上述的所有的連鎖被屏蔽掉了。

　?。?）、兩個(gè)循環(huán)泵開(kāi)停控制：受固定、移動(dòng)輥兩臺(tái)高壓電機(jī)開(kāi)停控制，兩臺(tái)高壓電機(jī)開(kāi)起來(lái)后（即運(yùn)行信號(hào)回到DCS系統(tǒng)后就啟動(dòng)），兩臺(tái)高壓電機(jī)停它就停，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁也可以選擇開(kāi)或停。

　?。?）、潤(rùn)滑泵開(kāi)停控制：受固定、移動(dòng)輥兩高壓電機(jī)開(kāi)?？刂?，兩臺(tái)高壓電機(jī)開(kāi)起來(lái)后（即運(yùn)行信號(hào)回到DCS系統(tǒng)后就啟動(dòng)），兩臺(tái)高壓電機(jī)停它就停，開(kāi)停時(shí)間由操作員設(shè)定，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁也可以選擇開(kāi)或停。

　?。?）、液壓泵開(kāi)?？刂疲洪_(kāi)車條件一：兩臺(tái)高壓電機(jī)運(yùn)行；條件二：兩個(gè)加壓電磁閥至少有一個(gè)運(yùn)行；停車條件：左右兩側(cè)壓力同時(shí)大于設(shè)定值，左右兩側(cè)壓力其中任何一個(gè)大于設(shè)定的最大值。另外，在單機(jī)減壓時(shí)也要同時(shí)開(kāi)啟液壓泵，才能達(dá)到減壓的效果。

　　（5）、左側(cè)加壓電磁閥控制：在輥壓機(jī)（兩臺(tái)高壓電機(jī)）運(yùn)行和下料小倉(cāng)下閘閥已經(jīng)完全打開(kāi)這兩個(gè)都條件滿足的前提下，再有下列三個(gè)條件中的任何條件之一滿足的情況下既可開(kāi)啟（驅(qū)動(dòng)）左側(cè)加壓閥，條件一：左輥縫大于右輥縫，且二者之差大于設(shè)定值，并且左壓力小于平均值（設(shè)定值與最小值的平均數(shù)）；條件二：左壓力小于設(shè)定值；條件三：左輥縫大于設(shè)定值。關(guān)閥（停止左側(cè)加壓）連鎖條件有：左側(cè)壓力大于（設(shè)定的）最大值、左側(cè)輥縫小于設(shè)定值、左側(cè)減壓閥有驅(qū)動(dòng)（運(yùn)行）；另外還可以有（在DCS畫面上）單機(jī)加壓，時(shí)間可（由操作員）自由設(shè)定?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁可以選擇開(kāi)停。

　?。?）、右側(cè)加壓電磁閥控制：在輥壓機(jī)（兩臺(tái)高壓電機(jī)）運(yùn)行和下料小倉(cāng)下閘閥已經(jīng)完全打開(kāi)這兩個(gè)都條件滿足的前提下，再有下列三個(gè)條件中的任何條件之一滿足的情況下既可啟動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）右側(cè)加壓閥，條件一：右側(cè)輥縫大于左輥縫，且二者之差大于設(shè)定值，并且右壓力小于平均值（設(shè)定值與最小值的平均數(shù)）；條件二：右側(cè)壓力小于設(shè)定值；條件三：右輥縫大于設(shè)定值。停車連鎖條件有：右側(cè)壓力大于最大值、右側(cè)輥縫小于設(shè)定值、右側(cè)減壓閥有驅(qū)動(dòng)；另外還可以有（在DCS畫面上）單機(jī)加壓，時(shí)間可（由操作員）自由設(shè)定?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁可以選擇開(kāi)停。

　　（7）、左側(cè)減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個(gè)既可開(kāi)啟（驅(qū)動(dòng)）左側(cè)減壓電磁閥，條件一：?jiǎn)螜C(jī)減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時(shí)間可由操作員設(shè)定；條件二：左側(cè)壓力高報(bào)警；條件三：左側(cè)輥縫低報(bào)警；條件四：輥壓機(jī)運(yùn)行且左輥縫低于最小值時(shí)和右輥縫大于左輥縫且二者差值大于設(shè)定值。

　?。?）右側(cè)減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個(gè)既可驅(qū)動(dòng)（啟動(dòng)）條件一：?jiǎn)螜C(jī)（在DCS畫面上）減壓（時(shí)間可由操作員設(shè)定）；條件二：右側(cè)壓力高報(bào)警；條件三：右側(cè)輥縫低報(bào)警；條件四：輥壓機(jī)運(yùn)行且左輥縫超低限時(shí)和左輥縫大于右輥縫且二者差值大于設(shè)定值。

　　二、上位控制程序
　　為了更好描述上面具體控制過(guò)程，下面列出幾個(gè)典型的由PLC梯形圖邏輯實(shí)現(xiàn)的設(shè)備控制程序如下：1、固定輥驅(qū)動(dòng)程序；2、液壓泵驅(qū)動(dòng)程序；3、左側(cè)加壓電磁閥驅(qū)動(dòng)程序；4、右側(cè)減壓控制程序；

　　左側(cè)減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個(gè)既可開(kāi)啟（驅(qū)動(dòng)）左側(cè)減壓電磁閥，條件一：?jiǎn)螜C(jī)減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時(shí)間可由操作員設(shè)定；條件二：左側(cè)壓力高；條件三：左側(cè)輥縫低；條件四：左輥縫低于最小值,同時(shí)右輥縫大于左輥縫且二者差值大于設(shè)定值。

程序一：輥壓機(jī)固定輥電機(jī)控制程序

                程序二：液壓泵控制程序

程序三：左側(cè)加壓電磁閥控制程序

                      程序四：左側(cè)減壓電磁閥控制程序

　　三、結(jié)束語(yǔ)：本改造我們于2005年6月末完成，現(xiàn)在整個(gè)輥壓機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)正常運(yùn)行。由于時(shí)間倉(cāng)促，我們所制定、設(shè)計(jì)的控制方案可能存在紕漏，隨著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要，我們?nèi)孕枰獙?duì)輥壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備控制、聯(lián)鎖條件及參數(shù)設(shè)置等工作做進(jìn)一步的完善、修改，以最大限度地滿足生產(chǎn)控制的需要。因此現(xiàn)在存在的一些小問(wèn)題都可以在我們的工程技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)得到圓滿解決。當(dāng)前，輥壓機(jī)在新型干法水泥生產(chǎn)線得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于一些建廠比較早的企業(yè)，可能存在與我公司類似的情況，而現(xiàn)在DCS系統(tǒng)在水泥行業(yè)得到了很好的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，它的備品備件很容易采購(gòu)到，因此這樣的改造是非常值得的。希望我們的這次改造嘗試能為兄弟廠家提供一點(diǎn)有益的經(jīng)驗(yàn)和探索，讓我們共同開(kāi)發(fā)企業(yè)的DCS系統(tǒng)的控制功能，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。