??? 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)實現就地手動、本地自動、遠方中控幾種控制方式并能實現高、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，多次出現窯止料，現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，PLC動作料封閥的速度、周期由S3切換開關實現，固定三種速度放料。而現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現在的控制方式，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場無檢修工作后送上電磁閥工作電源，單個現場操作料封閥檢查現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)計現場原始DI點通道位置，新增DO輸出通道位置，對I/O數據庫進行編輯，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鎖實現停止運行功能，聯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現場機柜和中控操作員站，現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、DI/DO通道核對、現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。
??? 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，不再到現場切換簡化操作，并且當某個篦冷機風室物料較多時，現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，以便操作員根據現場情況及時調整，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
??? 部分現場設備廠家供貨的配套產品仍采用大量的PLC系統(tǒng)，現場維護困難，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)實現就地手動、本地自動、遠方中控幾種控制方式并能實現高、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，多次出現窯止料，現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，PLC動作料封閥的速度、周期由S3切換開關實現，固定三種速度放料。而現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現在的控制方式，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場無檢修工作后送上電磁閥工作電源，單個現場操作料封閥檢查現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)計現場原始DI點通道位置，新增DO輸出通道位置，對I/O數據庫進行編輯，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鎖實現停止運行功能，聯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現場機柜和中控操作員站，現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、DI/DO通道核對、現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。
??? 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，不再到現場切換簡化操作，并且當某個篦冷機風室物料較多時，現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，以便操作員根據現場情況及時調整，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
??? 部分現場設備廠家供貨的配套產品仍采用大量的PLC系統(tǒng)，現場維護困難，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