摘要：通過(guò)對(duì)牡丹江新材料股份有限責(zé)任公司新建水泥粉磨控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合論述，闡述DCS系統(tǒng)在水泥粉磨的工作原理。 關(guān)鍵詞：水泥粉磨；DCS系統(tǒng) [b][align=center]The Application of DCS System in Grinding Cement Powder FENG Ii[/align][/b] （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(zé)任公司HOROMILL磨（國(guó)內(nèi)稱為臥式輥磨或水平輥磨），是引進(jìn)法國(guó)FCB公司的年產(chǎn)72萬(wàn)噸水泥的高效水泥粉磨系統(tǒng)。磨的設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量120t／h，系統(tǒng)電耗低于26kWh／t，水泥生產(chǎn)P．042．5水泥。該生產(chǎn)線DCS系統(tǒng)采用了美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司的Allen—Bradley（簡(jiǎn)稱AB）品牌ControLgix控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)將工藝過(guò)程按流程分為一個(gè)部分：磨控制系統(tǒng)。 1 系統(tǒng)的配置及主要功能 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的控制要求及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際位置，系統(tǒng)的硬件配置如圖1所示。 從圖1可以看出，整個(gè)I）CS有一條主干線ControllNet網(wǎng)，1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，2個(gè)操作員站，1個(gè)工程師工作站組成。系統(tǒng)ControllNet網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)信息層可與Ethemet通信。 1．1 現(xiàn)場(chǎng)控制站 現(xiàn)場(chǎng)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(shù)據(jù)的采集和處理，又接受上位機(jī)指令向模件輸出信號(hào)去完成控制。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊都是通過(guò)通訊接口模塊完成。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站都配置了中間繼電器柜，AI模件通過(guò)改變其內(nèi)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(hào)。 1．2 上位機(jī) 上位機(jī)包括操作員站和工程師站。 操作員站是用于生產(chǎn)控制和監(jiān)視的人機(jī)接口。它能通過(guò)通訊軟件與AB的設(shè)備通訊，還能以O(shè)PC／DDE的方式與非AB的設(shè)備進(jìn)行連接。它可以編輯顯示畫面，組態(tài)顏色、填充、旋轉(zhuǎn)、觸摸、移動(dòng)、可視等控制，還可以組態(tài)報(bào)警、趨勢(shì)、事件、數(shù)據(jù)記錄、活動(dòng)記錄等，能與其他Windows程序共享數(shù)據(jù)。它能完成參數(shù)、狀態(tài)的顯示，工藝設(shè)備、馬達(dá)的成組啟動(dòng)、停車、復(fù)位、數(shù)值給定等控制。工程師站是用來(lái)設(shè)計(jì)、組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的工具，它能編輯控制邏輯，設(shè)計(jì)各種控制策略，滿足復(fù)雜的工藝要求?？梢允褂锰菪螆D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(tǒng)的控制方式 因?yàn)锳B的編程軟件允許用戶定義自己的數(shù)據(jù)類型，因此可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類和控制方式不同，定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，編制不同的子程序。即采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，應(yīng)用了類的概念。根據(jù)不同的控制要求，整個(gè)系統(tǒng)的控制可以分為三種類型：?jiǎn)螜C(jī)控制、組控制、回路控制。這種編程方法，實(shí)現(xiàn)了代碼的共享和調(diào)用，使編程變得簡(jiǎn)潔，節(jié)省了內(nèi)存，提高了網(wǎng)絡(luò)刷新速度，易于修改，易于維護(hù)。 2．1 單機(jī)控制 根據(jù)水泥生產(chǎn)的實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備種類很多，由普通電機(jī)、變頻電機(jī)、高壓電機(jī)、風(fēng)機(jī)、皮帶秤、定量給料機(jī)、稀油站、電動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)閥門等等，但從控制的實(shí)質(zhì)看，其控制方式可以分為普通電機(jī)和正反轉(zhuǎn)電機(jī)兩種類型 區(qū)別只在于模擬量的顯示和設(shè)定有所不同。因此，子程序的實(shí)質(zhì)也就是這兩種形式。只要編寫出普通電機(jī)和正反轉(zhuǎn)電機(jī)的子程序，再加上所需要的電流、電壓、頻率的設(shè)定和顯示等數(shù)值，就可以完成相應(yīng)的單機(jī)控制。 例如，對(duì)于變頻電機(jī)的控制，首先定義一個(gè)變頻電機(jī)的數(shù)據(jù)類型，它包括一個(gè)雙整型數(shù)和兩個(gè)浮點(diǎn)型數(shù)，用二進(jìn)制表示的雙整型數(shù)不同位可以代表電機(jī)的備妥、應(yīng)答、報(bào)警、驅(qū)動(dòng)等信號(hào)，兩個(gè)浮點(diǎn)型數(shù)可以代表變頻器的設(shè)定和反饋，根據(jù)控制邏輯把這些信號(hào)組態(tài)，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻電機(jī)的控制。 2．2 組控制 在正常的生產(chǎn)條件下，為了操作更加簡(jiǎn)單方便，減少誤操作，根據(jù)各種連鎖和保護(hù)條件，將生產(chǎn)設(shè)備分為若干組，開停車時(shí)，成組控制。 組控制子程序與定義的啟動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù)為8臺(tái)。因?yàn)樗紨?shù)據(jù)標(biāo)簽的8位，所以使標(biāo)簽結(jié)構(gòu)整齊有序，同時(shí)8臺(tái)也能在通常情況下滿足實(shí)際要求。如果超過(guò)8臺(tái)，可以使用嵌套的方式，現(xiàn)將幾臺(tái)電機(jī)分成一組，再把這個(gè)組當(dāng)成一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，這樣，成組控制的電機(jī)可以擴(kuò)展到無(wú)窮多。電機(jī)不足8臺(tái)的，可以啟動(dòng)實(shí)際的臺(tái)數(shù)。組內(nèi)電機(jī)如果有已經(jīng)開啟的，程序執(zhí)行時(shí)跳過(guò)這一臺(tái)電機(jī)開啟下一臺(tái)。根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，程序任意定義兩臺(tái)電機(jī)間啟動(dòng)和停滯的時(shí)間間隔。同時(shí)，還能完成緊停、復(fù)位等操作。 成組控制時(shí)，將生產(chǎn)順序上有連續(xù)關(guān)系和連鎖關(guān)系的設(shè)備分成一組，組內(nèi)每臺(tái)電機(jī)都有備妥信號(hào)時(shí)，可以發(fā)出驅(qū)動(dòng)，調(diào)用組控制子程序，組內(nèi)電機(jī)依次開啟。電機(jī)全部啟動(dòng)后，組啟動(dòng)完畢，有一臺(tái)電機(jī)報(bào)警，組啟都會(huì)失敗。不管是單機(jī)控制還是組控制，這種通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的控制與原來(lái)的電氣控制相比，顯得更加簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠了。傳統(tǒng)的電氣控制方式，使用了大量的繼電器、接觸器、觸點(diǎn)多，接線繁瑣，在控制時(shí)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換頻繁，故障率高，工作不穩(wěn)定。用軟件實(shí)現(xiàn)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(hù)也更加方便了。 2．3 PID回路控制 在整個(gè)工藝過(guò)程中，保持系統(tǒng)的熱工制度穩(wěn)定是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提和關(guān)鍵。PID回路控制，能平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確地自動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備，使溫度、壓力等參數(shù)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，既提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又提高了響應(yīng)速度，滿足了工藝需要。 編程中利用軟件自身的PIE）結(jié)構(gòu)體，通過(guò)設(shè)定點(diǎn)與過(guò)程變量的差值來(lái)控制控制變量，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 根據(jù)工藝要求有許多需要PID控制的參數(shù)。例如：排風(fēng)機(jī)進(jìn)口測(cè)定流量，磨出磨氣體壓力，收塵器出口溫度等等。這些參數(shù)的穩(wěn)定為整個(gè)磨系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供了必要保證。 3 改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的幾點(diǎn)措施 在系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素很多，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)盡量避免和減少干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)，在日常的維護(hù)工作中，也應(yīng)經(jīng)常巡檢，做到故障發(fā)現(xiàn)及時(shí)，處理及時(shí)，這樣才能使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。 現(xiàn)場(chǎng)控制柜與信號(hào)源間的導(dǎo)線應(yīng)遠(yuǎn)離大功率用電設(shè)備，大型電氣設(shè)備啟動(dòng)頻繁，大的開關(guān)裝置動(dòng)作也較頻繁，這些電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會(huì)在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場(chǎng)．這些交變磁場(chǎng)既可以通過(guò)在信號(hào)線上耦合產(chǎn)生干擾，也可能通過(guò)電源線上產(chǎn)生高頻干擾，這些干擾如果超過(guò)容許范圍，也會(huì)影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作。 輸入、輸出信號(hào)線盡量分開走線，郴要與動(dòng)力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號(hào)，產(chǎn)生誤動(dòng)作；信號(hào)傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線、高壓設(shè)備等。 系統(tǒng)的供電電源應(yīng)采用單獨(dú)變壓器供電，這樣可以避免大功率設(shè)備啟動(dòng)時(shí)影響UPS性能，對(duì)系統(tǒng)造成沖擊。對(duì)UPS 電源的維護(hù)應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范，按規(guī)程定期進(jìn)行電池的自動(dòng)測(cè)試。 對(duì)于變化速度很慢的直流信號(hào)，若測(cè)量毫安值時(shí)比較準(zhǔn)確但顯示值不穩(wěn)定時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)柜端子上加濾波器，以使混雜于信號(hào)中的干擾信號(hào)降低為最小。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要良好接地，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)柜均應(yīng)統(tǒng)一接地，已獲得一個(gè)等電位點(diǎn)，接地線裁面不小于2mm。信號(hào)源電路也應(yīng)有穩(wěn)定的系統(tǒng)接地，以防止形成地回路干擾DCS系統(tǒng)，同時(shí)也可以避免遭受雷擊或其他破壞。 從二次回路到現(xiàn)場(chǎng)站的所有接線應(yīng)牢固，尤其是抽屜柜的com線和中間繼電器N線等，防止設(shè)備大面積跳停，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保證。由于水泥生產(chǎn)的特殊性，現(xiàn)場(chǎng)站四周要嚴(yán)格密封，模件盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽(yáng)光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過(guò)多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。柜內(nèi)要定期吹掃，保持清潔，以免造成模件內(nèi)部斷路，接觸不良等。 4 結(jié)束語(yǔ) DCS是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的系統(tǒng)。與常規(guī)的集中式控制系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)： （1）實(shí)現(xiàn)了分散控制。它使得系統(tǒng)控制危險(xiǎn)性分散、可靠性高、投資減小、維護(hù)方便。 （2）實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場(chǎng)分離，管理更能綜合化和系統(tǒng)化。 （3）采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，它使得控制與管理都具實(shí)時(shí)性，并解決系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)問(wèn)題。 DCS系統(tǒng)在我公司HOROMIIJ．磨生產(chǎn)線上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)控制管理中的是實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率改善了工作環(huán)境，節(jié)約了人力資源。其優(yōu)越的性能，完全符合了復(fù)雜生產(chǎn)工藝的要求，實(shí)現(xiàn)了水泥磨優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低能耗的目標(biāo)，滿足了水泥大型化現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。它標(biāo)志著我國(guó)水泥工業(yè)自動(dòng)化水平已發(fā)展到一個(gè)新階段。 參考文獻(xiàn) [1] Contrologix系列出版物L(fēng)ngix5550控制器用戶手冊(cè)， 羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)資料，1999w [2] KS View 32TM Expanding the world of MMi User’s Guide，Rockwell Software．1998．