基于DCS系統(tǒng)的輥壓機(jī)自動控制方案文檔.doc

基于DCS系統(tǒng)的輥壓機(jī)自動控制方案 作者：曹國才 單位:遼源金剛水泥（集團(tuán)）有限公司 2009-7-10關(guān)鍵字:自動控制 摘要:我公司第一條生產(chǎn)線水泥磨系統(tǒng)的輥壓機(jī)是德國HB公司的設(shè)備，至今已運行5年之余，PLC（S5115u）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)，市場上已沒有相應(yīng)備件可換，一旦發(fā)生故障，勢必影響水泥磨的正常生產(chǎn)，為了預(yù)防此類事故的發(fā)生，對輥壓機(jī)系統(tǒng)的自動控制部分進(jìn)行改造，由DCS控制系統(tǒng)代替現(xiàn)場的西門子PLC（S5115u）系統(tǒng)，實現(xiàn)輥壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的自動調(diào)節(jié)控制。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HB公司的設(shè)備，自投入運行以來，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（ S5115u）來完成，至今已運行5年之余，PLC（S5115u）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)，市場上已沒有相應(yīng)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(jī)系統(tǒng)的自動控制部分進(jìn)行改造，由DCS控制系統(tǒng)來代替現(xiàn)場的西門子PLC（S5115u）系統(tǒng)，實現(xiàn)輥壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)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(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控制器來代替替代原來PLC（S5115u），用MODSOFT梯形圖邏輯來編制輥壓機(jī)的控制系統(tǒng)的程序，實現(xiàn)輥壓機(jī)系統(tǒng)的所有設(shè)備的自動控制、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數(shù)：一線原來輥壓機(jī)系統(tǒng)包括的設(shè)備有：固定輥、移動輥兩臺高壓電機(jī)，兩臺減速機(jī)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(jī)電機(jī)軸承溫度、2個電機(jī)電流、2個壓力、2個輥縫。改造前，輥壓機(jī)系統(tǒng)的所有模擬量信號已經(jīng)進(jìn)入到一線DCS系統(tǒng)，因此本方案只需將開關(guān)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(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、移動輥電機(jī)）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(shè)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(shè)定。改造后，操作員仍然組開組停輥壓機(jī)（指固定輥、移動輥電機(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（兩臺減速機(jī)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(shè)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(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：99（1）、固定、移動輥兩高壓電機(jī)開?？刂疲汉偷蛪弘姍C(jī)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(jī)跳停）、兩個輥不同步（延時30秒后電機(jī)跳停）、兩個輥縫高報警（延時5秒后電機(jī)跳停）、輥縫差大于設(shè)定值（延時180秒后電機(jī)跳停）。運行連鎖：即磨主機(jī)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(jī)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。（2）、兩個循環(huán)泵開?？刂疲菏芄潭?、移動輥兩臺高壓電機(jī)開?？刂?，兩臺高壓電機(jī)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(jī)停它就停，現(xiàn)場機(jī)旁也可以選擇開或停。（3）、潤滑泵開?？刂疲菏芄潭?、移動輥兩高壓電機(jī)開?？刂?，兩臺高壓電機(jī)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(jī)停它就停，開停時間由操作員設(shè)定，現(xiàn)場機(jī)旁也可以選擇開或停。（4）、液壓泵開?？刂疲洪_車條件一：兩臺高壓電機(jī)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(cè)壓力同時大于設(shè)定值，左右兩側(cè)壓力其中任何一個大于設(shè)定的最大值。另外，在單機(jī)減壓時也要同時開啟液壓泵，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)（兩臺高壓電機(jī)）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(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（運行）；另外還可以有（在DCS畫面上）單機(jī)加壓，時間可（由操作員）自由設(shè)定?，F(xiàn)場機(jī)旁可以選擇開停。 （6）、右側(cè)加壓電磁閥控制：在輥壓機(jī)（兩臺高壓電機(jī)）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(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；另外還可以有（在DCS畫面上）單機(jī)加壓，時間可（由操作員）自由設(shè)定?，F(xiàn)場機(jī)旁可以選擇開停。 （7）、左側(cè)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(cè)減壓電磁閥，條件一：單機(jī)減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時間可由操作員設(shè)定；條件二：左側(cè)壓力高報警；條件三：左側(cè)輥縫低報警；條件四：輥壓機(jī)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(shè)定值。 （8）右側(cè)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(jī)（在DCS畫面上）減壓（時間可由操作員設(shè)定）；條件二：右側(cè)壓力高報警；條件三：右側(cè)輥縫低報警；條件四：輥壓機(jī)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(shè)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(shè)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(cè)加壓電磁閥驅(qū)動程序；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既可開啟（驅(qū)動）左側(cè)減壓電磁閥，條件一：單機(jī)減壓，由操作員在DCS畫面上完成，時間可由操作員設(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：本改造我們于2005年6月末完成，現(xiàn)在整個輥壓機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)正常運行。由于時間倉促，我們所制定、設(shè)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(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