基于DCS系統(tǒng)的輥壓機自動控制方案

　　我公司第一條生產(chǎn)線水泥磨系統(tǒng)的輥壓機是九十年代初引進德國HB公司的設備，自投入運行以來，輥壓機系統(tǒng)的設備及調(diào)節(jié)控制一直由設備廠家配套的西門子PLC（ S5—115u）來完成，至今已運行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)，市場上已沒有相應備件可換，一旦發(fā)生故障，勢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，公司決定對輥壓機系統(tǒng)的自動控制部分進行改造，由DCS控制系統(tǒng)來代替現(xiàn)場的西門子PLC（ S5—115u）系統(tǒng)，實現(xiàn)輥壓機系統(tǒng)設備的自動調(diào)節(jié)控制。

　　一、具體方案
　　1、選擇DCS控制系統(tǒng)：該輥壓機屬于我公司一線水泥磨的設備，因此本方案確定由一線DCS系統(tǒng)來完成輥壓機的控制，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備控制程序網(wǎng)絡。因此本次改造我們選擇用一線的MODICON 984控制器來代替替代原來PLC（ S5—115u），用MODSOFT梯形圖邏輯來編制輥壓機的控制系統(tǒng)的程序，實現(xiàn)輥壓機系統(tǒng)的所有設備的自動控制、調(diào)節(jié)功能。

　　2、輥壓機系統(tǒng)包含的設備和需要增加的控制點數(shù)：一線原來輥壓機系統(tǒng)包括的設備有：固定輥、移動輥兩臺高壓電機，兩臺減速機冷卻循環(huán)泵，一臺潤滑泵、一臺液壓泵和四個電磁閥（兩個加壓，兩個減壓）。DI點數(shù)：40個；DO點數(shù)：10個。  模擬量AI點有10個：包括4個輥壓機電機軸承溫度、2個電機電流、2個壓力、2個輥縫。改造前，輥壓機系統(tǒng)的所有模擬量信號已經(jīng)進入到一線DCS系統(tǒng)，因此本方案只需將開關量信號接入到一線的PLC系統(tǒng)，由于我公司PLC系統(tǒng)的水泥磨子站有備用的開關量模塊（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（指固定輥、移動輥電機）的開停仍由一線水泥磨操作員通過一線DCS系統(tǒng)控制。其它設備如循環(huán)泵、潤滑泵、液壓泵、電磁閥的開停都由DCS系統(tǒng)自動控制的。它們的開停不僅受固定輥、移動輥的控制，還受現(xiàn)場壓力的高低和兩個輥縫的距離等參數(shù)來調(diào)節(jié)、控制，干油泵工作方式是間歇式開停，開停時間可由操作員自己設定。改造后，操作員仍然組開組停輥壓機（指固定輥、移動輥電機），在一線水泥磨操作畫面加上輥壓機系統(tǒng)其他設備（兩臺減速機冷卻循環(huán)泵，一臺潤滑泵、一臺液壓泵和四個電磁閥）的狀態(tài)，供操作員監(jiān)控。由于現(xiàn)場設備基本都由DCS自動控制的。因此改造時要在DCS系統(tǒng)中單獨做一個輥壓機操作控制畫面，各種控制參數(shù)的設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、移動輥兩高壓電機開?？刂疲汉偷蛪弘姍C一樣，開停由操作員操作，根據(jù)需要加入啟動連鎖：即左右壓力均低于最低值；停車連鎖：即軸承溫度高報警（延時5秒后電機跳停）、兩個輥不同步（延時30秒后電機跳停）、兩個輥縫高報警（延時5秒后電機跳停）、輥縫差大于設定值（延時180秒后電機跳停）。運行連鎖：即磨主機和入磨皮帶同時已經(jīng)運行（啟動），另外還有一種控制方式是在現(xiàn)場機旁選擇開停，控制過程仍然是由DCS程序控制，這種方式主要是為了調(diào)試試車的方便，這時上述的所有的連鎖被屏蔽掉了。

　?。?）、兩個循環(huán)泵開?？刂疲菏芄潭?、移動輥兩臺高壓電機開?？刂疲瑑膳_高壓電機開起來后（即運行信號回到DCS系統(tǒng)后就啟動），兩臺高壓電機停它就停，現(xiàn)場機旁也可以選擇開或停。

　?。?）、潤滑泵開?？刂疲菏芄潭?、移動輥兩高壓電機開停控制，兩臺高壓電機開起來后（即運行信號回到DCS系統(tǒng)后就啟動），兩臺高壓電機停它就停，開停時間由操作員設定，現(xiàn)場機旁也可以選擇開或停。

　?。?）、液壓泵開停控制：開車條件一：兩臺高壓電機運行；條件二：兩個加壓電磁閥至少有一個運行；停車條件：左右兩側壓力同時大于設定值，左右兩側壓力其中任何一個大于設定的最大值。另外，在單機減壓時也要同時開啟液壓泵，才能達到減壓的效果。

　?。?）、左側加壓電磁閥控制：在輥壓機（兩臺高壓電機）運行和下料小倉下閘閥已經(jīng)完全打開這兩個都條件滿足的前提下，再有下列三個條件中的任何條件之一滿足的情況下既可開啟（驅(qū)動）左側加壓閥，條件一：左輥縫大于右輥縫，且二者之差大于設定值，并且左壓力小于平均值（設定值與最小值的平均數(shù)）；條件二：左壓力小于設定值；條件三：左輥縫大于設定值。關閥（停止左側加壓）連鎖條件有：左側壓力大于（設定的）最大值、左側輥縫小于設定值、左側減壓閥有驅(qū)動（運行）；另外還可以有（在DCS畫面上）單機加壓，時間可（由操作員）自由設定?，F(xiàn)場機旁可以選擇開停。

　?。?）、右側加壓電磁閥控制：在輥壓機（兩臺高壓電機）運行和下料小倉下閘閥已經(jīng)完全打開這兩個都條件滿足的前提下，再有下列三個條件中的任何條件之一滿足的情況下既可啟動（驅(qū)動）右側加壓閥，條件一：右側輥縫大于左輥縫，且二者之差大于設定值，并且右壓力小于平均值（設定值與最小值的平均數(shù)）；條件二：右側壓力小于設定值；條件三：右輥縫大于設定值。停車連鎖條件有：右側壓力大于最大值、右側輥縫小于設定值、右側減壓閥有驅(qū)動；另外還可以有（在DCS畫面上）單機加壓，時間可（由操作員）自由設定。現(xiàn)場機旁可以選擇開停。

　　（7）、左側減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個既可開啟（驅(qū)動）左側減壓電磁閥，條件一：單機減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時間可由操作員設定；條件二：左側壓力高報警；條件三：左側輥縫低報警；條件四：輥壓機運行且左輥縫低于最小值時和右輥縫大于左輥縫且二者差值大于設定值。

　?。?）右側減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個既可驅(qū)動（啟動）條件一：單機（在DCS畫面上）減壓（時間可由操作員設定）；條件二：右側壓力高報警；條件三：右側輥縫低報警；條件四：輥壓機運行且左輥縫超低限時和左輥縫大于右輥縫且二者差值大于設定值。

　　二、上位控制程序
　　為了更好描述上面具體控制過程，下面列出幾個典型的由PLC梯形圖邏輯實現(xiàn)的設備控制程序如下：1、固定輥驅(qū)動程序；2、液壓泵驅(qū)動程序；3、左側加壓電磁閥驅(qū)動程序；4、右側減壓控制程序；

　　左側減壓電磁閥控制：具備下列條件中的任何一個既可開啟（驅(qū)動）左側減壓電磁閥，條件一：單機減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時間可由操作員設定；條件二：左側壓力高；條件三：左側輥縫低；條件四：左輥縫低于最小值,同時右輥縫大于左輥縫且二者差值大于設定值。

程序一：輥壓機固定輥電機控制程序

                程序二：液壓泵控制程序

程序三：左側加壓電磁閥控制程序

                      程序四：左側減壓電磁閥控制程序

　　三、結束語：本改造我們于2005年6月末完成，現(xiàn)在整個輥壓機系統(tǒng)已經(jīng)正常運行。由于時間倉促，我們所制定、設計的控制方案可能存在紕漏，隨著生產(chǎn)現(xiàn)場的需要，我們?nèi)孕枰獙亯簷C系統(tǒng)的設備控制、聯(lián)鎖條件及參數(shù)設置等工作做進一步的完善、修改，以最大限度地滿足生產(chǎn)控制的需要。因此現(xiàn)在存在的一些小問題都可以在我們的工程技術人員的能力范圍內(nèi)得到圓滿解決。當前，輥壓機在新型干法水泥生產(chǎn)線得到了廣泛的應用，對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)得到了很好的應用和開發(fā)，它的備品備件很容易采購到，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有益的經(jīng)驗和探索，讓我們共同開發(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，促進企業(yè)的發(fā)展。