【摘 要】 隨著國(guó)內(nèi)加氣混凝土控制技術(shù)的高速發(fā)展，及人工成本的日益增加，對(duì)加氣混凝土設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制改造，是當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。本文以作者所在單位生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，對(duì)蒸養(yǎng)工段進(jìn)行了自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的使用效果及經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)發(fā)展提供了動(dòng)力。

1 引言

DCS 系統(tǒng)#早由霍尼韋爾在 20 世紀(jì) 70 年代推出，它結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，它是一種新型控制系統(tǒng)，專注于風(fēng)險(xiǎn)分散和控制優(yōu)化。它由集中管理、分散控制和通信網(wǎng)絡(luò)三大部分組成。自問世以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第四代產(chǎn)品�？梢哉f(shuō)，無(wú)論在國(guó)內(nèi)外，分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)形成了穩(wěn)定成熟的環(huán)境 [1-4] 。

2 蒸養(yǎng)工段簡(jiǎn)介

我司當(dāng)前的蒸養(yǎng)工段按功能由五個(gè)部分組成，主蒸汽部分、抽真空部分、升溫部分、降溫部分、蒸壓釜部分 [5] 。其中，主蒸汽部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度變送器、壓力變送器及蒸汽噴射式混合器組成，其作用是為蒸養(yǎng)工段提供蒸汽；抽真空部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、抽真空分汽缸及水環(huán)式真空泵組成，其作用是抽出蒸壓釜內(nèi)的空氣；升溫部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器及升溫分汽缸組成，其作用是將蒸汽分別送入各蒸壓釜；降溫部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、降溫分汽缸、管殼式換熱及水環(huán)式真空泵組成，其作用是將各蒸壓釜內(nèi)的蒸汽導(dǎo)入噴射泵，并將剩余的蒸汽進(jìn)行換熱處理；蒸壓釜部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、溫度變送器、疏水管道及各蒸壓釜組成，其作用是對(duì)半成品進(jìn)行蒸養(yǎng)。

3 電氣控制原理設(shè)計(jì)

在蒸養(yǎng)工段中，電氣設(shè)備包括電動(dòng)截止閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電機(jī)、溫度變送器及壓力變送器，每種設(shè)備在工段中都有其特定的作用，在此，根據(jù)設(shè)備的作用設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣原理。

3.1 電機(jī)電氣控制原理設(shè)計(jì)

電機(jī)的啟動(dòng)控制功能，不僅需具備遠(yuǎn)程控制功能，為了設(shè)備的維護(hù)安全，也應(yīng)具備就地的控制功能。同時(shí)，滿足系統(tǒng)自動(dòng)控制要求，為電機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行、合閘、備妥、故障信號(hào)。在電機(jī)故障運(yùn)行時(shí)，需要采取有效的措施切斷電機(jī)運(yùn)行，在此設(shè)計(jì)使用熱繼電器作為保護(hù)。

3.2 電動(dòng)閘閥電氣控制原理設(shè)計(jì)

電動(dòng)閥本身的操作在面板上具有遠(yuǎn)程就地切換功能。因此，在電氣原理的設(shè)計(jì)中，沒有必要考慮控制電路中的遠(yuǎn)程切換開關(guān)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的使用中，電動(dòng)閘閥用于控制管道氣體的流通與斷開，閥門應(yīng)具備開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，及相應(yīng)的動(dòng)作反饋信號(hào)，同時(shí)，考慮介質(zhì)是高壓和高溫蒸汽，出于保護(hù)安全考慮，還應(yīng)該有閥門動(dòng)作過(guò)程發(fā)生堵轉(zhuǎn)情況的過(guò)力矩狀態(tài)信號(hào)反饋。

3.3 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電氣控制原理設(shè)計(jì)

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥也應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的排氣蒸汽管。與截止閥不同，調(diào)節(jié)閥是閥門位置控制，可在 0%和 100%開度之間連續(xù)調(diào)節(jié)。連續(xù)控制動(dòng)作需要連續(xù)控制信號(hào)，采用 4～20mA 用作調(diào)節(jié)閥輸入控制信號(hào)，4～20mA 用作調(diào)節(jié)閥位置反饋信號(hào)。

3.4 溫度與壓力變送器的電氣控制原理設(shè)計(jì)

目前變送器的信號(hào)傳輸方式主要有三種：兩線制傳輸、三線制傳輸、四線制傳輸。兩線制傳輸與其他兩種類型的相比，具有高精度非線性校正，準(zhǔn)確度高于其他兩種，因此設(shè)計(jì)采用兩線制變送器。

4 系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)接線設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是以我司當(dāng)前使用的新華 XDC-800 系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備均接入當(dāng)前系統(tǒng)的空余 I/O 點(diǎn)。

4.1 系統(tǒng)電氣設(shè)備控制點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)各電氣設(shè)備及檢測(cè)單元的控制點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如表

1。

根據(jù)表 1，統(tǒng)計(jì)蒸養(yǎng)系統(tǒng)所有電氣設(shè)備的總 I/O 點(diǎn)數(shù)：AI，19；AO，4；DI，226；DO，70。

4.2 各 I/O 點(diǎn)的命名及系統(tǒng)接入端設(shè)計(jì)

同一設(shè)備 I/O 點(diǎn)采用同一前綴，設(shè)備 I/O 點(diǎn)根據(jù)功能，設(shè)計(jì)相應(yīng)后綴，同一設(shè)備同類 I/O 點(diǎn)應(yīng)相鄰接入卡件，I/O 點(diǎn)按卡件端子自上而下接入。

5 系統(tǒng)自動(dòng)控制邏輯設(shè)計(jì)

5.1 單體設(shè)備的邏輯設(shè)計(jì)

為滿足系統(tǒng)自動(dòng)控制要求，單體設(shè)備應(yīng)具備自動(dòng)運(yùn)行觸發(fā)功能，自動(dòng)觸發(fā)指令由各設(shè)備自身的功能進(jìn)行好立的邏輯設(shè)計(jì)，并且需要在設(shè)備允許動(dòng)作條件滿足情況下，才能使輸出有效；也應(yīng)該具備人工操作干預(yù)功能，以備特殊情況下人工干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行；#后，對(duì)于涉及安全性問題重要的設(shè)備，應(yīng)該設(shè)計(jì)強(qiáng)制設(shè)備動(dòng)作功能，作為#后一道設(shè)備保護(hù)措施，在緊急狀態(tài)，無(wú)視其他操作指令，強(qiáng)制關(guān)閉設(shè)備。總體來(lái)說(shuō)，設(shè)備動(dòng)作邏輯應(yīng)遵循：強(qiáng)制操作指令＞人工操作指令＞自動(dòng)控制指令。

在設(shè)計(jì)設(shè)備反饋信號(hào)控制邏輯時(shí)，應(yīng)遵循當(dāng)輸出指令發(fā)出一定時(shí)間后，仍沒采集到相應(yīng)的反饋信號(hào)，認(rèn)為設(shè)備動(dòng)作失敗，復(fù)位輸出信號(hào)，同時(shí)如果在運(yùn)行過(guò)程，有故障信號(hào)反饋至系統(tǒng)，認(rèn)為設(shè)備故障，復(fù)位輸出信號(hào)。以 VA435 閥為例，設(shè)計(jì)控制邏輯，如圖 1，其他設(shè)備按自身的動(dòng)作要求及上述的功能要求，進(jìn)行了邏輯設(shè)計(jì)，不在此詳細(xì)列舉。

5.2 系統(tǒng)步驟順控邏輯設(shè)計(jì)

蒸養(yǎng)工藝大致流程如下：

從蒸養(yǎng)工藝的流程來(lái)看，工藝過(guò)程可以采用步驟順序動(dòng)作的邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)，每當(dāng)動(dòng)作一個(gè)步驟，輸出相應(yīng)設(shè)備的 DO，相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作信號(hào)反饋至系統(tǒng)時(shí)，再動(dòng)作下一個(gè)步驟，當(dāng)沒有接收相應(yīng)設(shè)備的反饋信號(hào)時(shí)，保持輸出狀態(tài)，設(shè)備的輸出則由單體設(shè)備的控制邏輯進(jìn)行判斷，如此反復(fù)，直到#后的設(shè)備動(dòng)作完成，而每一步的動(dòng)作步驟，則作為系統(tǒng)中單體設(shè)備的自動(dòng)啟動(dòng)或者自動(dòng)停止的觸發(fā)信號(hào)。

以 435 蒸壓釜為例，進(jìn)行步驟順控邏輯設(shè)計(jì)。435#蒸壓釜蒸養(yǎng)順控邏輯編程如圖 2，其他釜均按此邏輯進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，不在此詳細(xì)列舉。

6 系統(tǒng)組態(tài)界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)，應(yīng)能滿足系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的需求，通過(guò)彈出窗口，對(duì)每個(gè)設(shè)備的操作組態(tài)加以好立區(qū)分。每個(gè)設(shè)備的操作組態(tài)都需要具備開閥按鈕、關(guān)閥按鈕、手動(dòng)切換按鈕、自動(dòng)切換按鈕、設(shè)備名稱、設(shè)備報(bào)警確認(rèn)、設(shè)備故障信息、設(shè)備參數(shù)設(shè)定等。同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)功能的差別，區(qū)分設(shè)計(jì)各功能段的操作按鈕及參數(shù)設(shè)定。

為方便監(jiān)盤人員實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，將各種系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)設(shè)計(jì)在相關(guān)設(shè)備附近，加上閃爍功能及顏色區(qū)分；將各種變送器檢測(cè)信號(hào)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置，標(biāo)示在組態(tài)界面的相應(yīng)區(qū)域。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行及停機(jī)狀態(tài)用綠色及紅色加以區(qū)分。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出如圖 3 的系統(tǒng)組態(tài)界面圖。

7 系統(tǒng)調(diào)試

7.1 單體設(shè)備調(diào)試

單體設(shè)備的調(diào)試包括設(shè)備 I/O 點(diǎn)調(diào)試及設(shè)備動(dòng)作調(diào)試。

I/O 點(diǎn)調(diào)試，shou先對(duì)所設(shè)計(jì)的設(shè)備接入 I/O 點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，檢查是否每一個(gè) I/O 信號(hào)都與設(shè)計(jì)匹配，校準(zhǔn)溫度、壓力變送器現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值與系統(tǒng)信號(hào)的偏差。設(shè)備動(dòng)作調(diào)試，shou先對(duì)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備給出短脈沖輸出信號(hào)，試啟動(dòng)檢查設(shè)備是否存在問題，然后再給出正常的長(zhǎng)輸出，檢查設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定。

7.2 系統(tǒng)模擬自動(dòng)運(yùn)行調(diào)試

模擬自動(dòng)運(yùn)行調(diào)試時(shí)，從安全的角度出發(fā)，采用虛擬給定壓力、溫度的方式進(jìn)行，不實(shí)際使用蒸汽。給定系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行觸發(fā)信號(hào)，檢查系統(tǒng)的順控流程是否正常，同時(shí)修改工段的目標(biāo)參數(shù)，檢查系統(tǒng)是否按目標(biāo)參數(shù)運(yùn)行，給定設(shè)備故障信號(hào)，檢查系統(tǒng)中的設(shè)備是否及時(shí)作出保護(hù)動(dòng)作。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的加氣混凝土自動(dòng)蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)，在實(shí)際投運(yùn)中取得了良好的效果，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行，減輕運(yùn)行監(jiān)控人員的操作強(qiáng)度，設(shè)備故障時(shí)做出了及時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)作、安全報(bào)警、安全保護(hù)，保障了設(shè)備和系統(tǒng)的安全；同時(shí)工段的全自動(dòng)運(yùn)行，為企業(yè)管理人員提供高效的管理手段，有效提高企業(yè)整體效益。