基于DCS系统的辊压机自动控制方案文档.doc
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基于DCS系统的辊压机自动控制方案
·作者：
曹国才单位:
辽源金刚水泥（集团）有限公司[2009-7-10]
关键字:
自动控制
·摘要:
我公司第一条生产线水泥磨系统的辊压机是德国HB公司的设备，至今已运行5年之余，PLC（ S5—115u）控制器的性能和可靠性已经存在隐患，每次掉电后都需要重新下装PLC控制程序，非常麻烦和不方便；更关键的是该系列PLC产品各种模块、插件早已停止生产，市场上已没有相应备件可换，一旦发生故障，势必影响水泥磨的正常生产，为了预防此类事故的发生，对辊压机系统的自动控制部分进行改造，由DCS控制系统代替现场的西门子PLC（ S5—115u）系统，实现辊压机系统设备的自动调节控制。
我公司第一条生产线水泥磨系统的辊压机是九十年代初引进德国HB公司的设备，自投入运行以来，辊压机系统的设备及调节控制一直由设备厂家配套的西门子PLC（S5—115u）来完成，至今已运行5年之余，PLC（ S5—115u）控制器的性能和可靠性已经存在隐患，每次掉电后都需要重新下装PLC控制程序，非常麻烦和不方便；更关键的是该系列PLC产品各种模块、插件早已停止生产，市场上已没有相应备件可换，一旦发生故障，势必影响我公司水泥磨的正常生产，为了予防此类事故的发生，公司决定对辊压机系统的自动控制部分进行改造，由DCS控制系统来代替现场的西门子PLC（ S5—115u）系统，实现辊压机系统设备的自动调节控制。
一、具体方案
1、选择DCS控制系统：
该辊压机属于我公司一线水泥磨的设备，因此本方案确定由一线DCS系统来完成辊压机的控制，我公司一线的DCS系统是施耐德公司MODICON系列产品，PLC是MODICON的984控制器，I/O模块是MODICON800系列模块；下位编程软件采用的是MODSOFT梯形图逻辑，上位组态软件是Intellution公司FIX7.0，但考虑到现在一线PLC控制程序网络数已经很多，因此在编程之前我们删除了部分作废的设备控制程序网络。
因此本次改造我们选择用一线的MODICON984控制器来代替替代原来PLC（ S5—115u），用MODSOFT梯形图逻辑来编制辊压机的控制系统的程序，实现辊压机系统的所有设备的自动控制、调节功能。
2、辊压机系统包含的设备和需要增加的控制点数：
一线原来辊压机系统包括的设备有：
固定辊、移动辊两台高压电机，两台减速机冷却循环泵，一台润滑泵、一台液压泵和四个电磁阀（两个加压，两个减压）。
DI点数：
40个；DO点数：
10个。
模拟量AI点有10个：
包括4个辊压机电机轴承温度、2个电机电流、2个压力、2个辊缝。
改造前，辊压机系统的所有模拟量信号已经进入到一线DCS系统，因此本方案只需将开关量信号接入到一线的PLC系统，由于我公司PLC系统的水泥磨子站有备用的开关量模块（B808、B809），所以不需要重新加装I/O控制模块。
3、改造后的控制方式：
辊压机（指固定辊、移动辊电机）的开停仍由一线水泥磨操作员通过一线DCS系统控制。
其它设备如循环泵、润滑泵、液压泵、电磁阀的开停都由DCS系统自动控制的。
它们的开停不仅受固定辊、移动辊的控制，还受现场压力的高低和两个辊缝的距离等参数来调节、控制，干油泵工作方式是间歇式开停，开停时间可由操作员自己设定。
改造后，操作员仍然组开组停辊压机（指固定辊、移动辊电机），在一线水泥磨操作画面加上辊压机系统其他设备（两台减速机冷却循环泵，一台润滑泵、一台液压泵和四个电磁阀）的状态，供操作员监控。
由于现场设备基本都由DCS自动控制的。
因此改造时要在DCS系统中单独做一个辊压机操作控制画面，各种控制参数的设定都可以在此画面上完成，由于各种控制参数不需要经常更改，因此没有给一线现在的操作人员造成操作上的不方便。
具体的控制方案如下：
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（1）、固定、移动辊两高压电机开停控制：
和低压电机一样，开停由操作员操作，根据需要加入启动连锁：
即左右压力均低于最低值；停车连锁：
即轴承温度高报警（延时5秒后电机跳停）、两个辊不同步（延时30秒后电机跳停）、两个辊缝高报警（延时5秒后电机跳停）、辊缝差大于设定值（延时180秒后电机跳停）。
运行连锁：
即磨主机和入磨皮带同时已经运行（启动），另外还有一种控制方式是在现场机旁选择开停，控制过程仍然是由DCS程序控制，这种方式主要是为了调试试车的方便，这时上述的所有的连锁被屏蔽掉了。
（2）、两个循环泵开停控制：
受固定、移动辊两台高压电机开停控制，两台高压电机开起来后（即运行信号回到DCS系统后就启动），两台高压电机停它就停，现场机旁也可以选择开或停。
（3）、润滑泵开停控制：
受固定、移动辊两高压电机开停控制，两台高压电机开起来后（即运行信号回到DCS系统后就启动），两台高压电机停它就停，开停时间由操作员设定，现场机旁也可以选择开或停。
（4）、液压泵开停控制：
开车条件一：
两台高压电机运行；条件二：
两个加压电磁阀至少有一个运行；停车条件：
左右两侧压力同时大于设定值，左右两侧压力其中任何一个大于设定的最大值。
另外，在单机减压时也要同时开启液压泵，才能达到减压的效果。
（5）、左侧加压电磁阀控制：
在辊压机（两台高压电机）运行和下料小仓下闸阀已经完全打开这两个都条件满足的前提下，再有下列三个条件中的任何条件之一满足的情况下既可开启（驱动）左侧加压阀，条件一：
左辊缝大于右辊缝，且二者之差大于设定值，并且左压力小于平均值（设定值与最小值的平均数）；条件二：
左压力小于设定值；条件三：
左辊缝大于设定值。
关阀（停止左侧加压）连锁条件有：
左侧压力大于（设定的）最大值、左侧辊缝小于设定值、左侧减压阀有驱动（运行）；另外还可以有（在DCS画面上）单机加压，时间可（由操作员）自由设定。
现场机旁可以选择开停。
（6）、右侧加压电磁阀控制：
在辊压机（两台高压电机）运行和下料小仓下闸阀已经完全打开这两个都条件满足的前提下，再有下列三个条件中的任何条件之一满足的情况下既可启动（驱动）右侧加压阀，条件一：
右侧辊缝大于左辊缝，且二者之差大于设定值，并且右压力小于平均值（设定值与最小值的平均数）；条件二：
右侧压力小于设定值；条件三：
右辊缝大于设定值。
停车连锁条件有：
右侧压力大于最大值、右侧辊缝小于设定值、右侧减压阀有驱动；另外还可以有（在DCS画面上）单机加压，时间可（由操作员）自由设定。
现场机旁可以选择开停。
（7）、左侧减压电磁阀控制：
具备下列条件中的任何一个既可开启（驱动）左侧减压电磁阀，条件一：
单机减压，由操作员在DCS画面上完成，时间可由操作员设定；条件二：
左侧压力高报警；条件三：
左侧辊缝低报警；条件四：
辊压机运行且左辊缝低于最小值时和右辊缝大于左辊缝且二者差值大于设定值。
（8）右侧减压电磁阀控制：
具备下列条件中的任何一个既可驱动（启动）条件一：
单机（在DCS画面上）减压（时间可由操作员设定）；条件二：
右侧压力高报警；条件三：
右侧辊缝低报警；条件四：
辊压机运行且左辊缝超低限时和左辊缝大于右辊缝且二者差值大于设定值。
二、上位控制程序
为了更好描述上面具体控制过程，下面列出几个典型的由PLC梯形图逻辑实现的设备控制程序如下：
1、固定辊驱动程序；2、液压泵驱动程序；3、左侧加压电磁阀驱动程序；4、右侧减压控制程序；
左侧减压电磁阀控制：
具备下列条件中的任何一个既可开启（驱动）左侧减压电磁阀，条件一：
单机减压，由操作员在DCS画面上完成，时间可由操作员设定；条件二：
左侧压力高；条件三：
左侧辊缝低；条件四：
左辊缝低于最小值,同时右辊缝大于左辊缝且二者差值大于设定值。
程序一：
辊压机固定辊电机控制程序
程序二：
液压泵控制程序
程序三：
左侧加压电磁阀控制程序
程序四：
左侧减压电磁阀控制程序
三、结束语：
本改造我们于2005年6月末完成，现在整个辊压机系统已经正常运行。
由于时间仓促，我们所制定、设计的控制方案可能存在纰漏，随着生产现场的需要，我们仍需要对辊压机系统的设备控制、联锁条件及参数设置等工作做进一步的完善、修改，以最大限度地满足生产控制的需要。
因此现在存在的一些小问题都可以在我们的工程技术人员的能力范围内得到圆满解决。
当前，辊压机在新型干法水泥生产线得到了广泛的应用，对于一些建厂比较早的企业，可能存在与我公司类似的情况，而现在DCS系统在水泥行业得到了很好的应用和开发，它的备品备件很容易采购到，因此这样的改造是非常值得的。
希望我们的这次改造尝试能为兄弟厂家提供一点有益的经验和探索，让我们共同开发企业的DCS系统的控制功能，降低企业的生产成本，促进企业的发展。
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