生產(chǎn)過(guò)程控制的連鎖特性概述

【摘要】任何生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程控制都勢(shì)必存在連鎖特性，這是由于生產(chǎn)的連續(xù)性所決定的。本文以鏈回環(huán)氧化球團(tuán)生產(chǎn)工藝形成的燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)線為例，詳述了生產(chǎn)線項(xiàng)目中的過(guò)程控制連鎖特性的設(shè)計(jì)思路及功能實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)型企業(yè)；過(guò)程控制；連鎖

隨著工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及企業(yè)人力成本的日益增加，為了提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低人力成本消耗，提高企業(yè)效益，生產(chǎn)型企業(yè)勢(shì)必要提高生產(chǎn)線自動(dòng)化水平。企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程控制都存在連鎖特性，這是由于生產(chǎn)的連續(xù)性所決定的。本文以鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯—環(huán)冷機(jī)氧化球團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“鏈回環(huán)”）生產(chǎn)工藝形成的燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)線企業(yè)為例，詳述了生產(chǎn)線項(xiàng)目中的過(guò)程控制連鎖特性的設(shè)計(jì)思路及功能實(shí)現(xiàn)。

一、連鎖控制功能綜述

生產(chǎn)型企業(yè)，從最初的原料到最終的產(chǎn)品，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合。整個(gè)過(guò)程會(huì)分成不同階段用以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不同的特性，不同階段之間存有互相依托、運(yùn)行時(shí)間緊密結(jié)合、順序明確等一系列互相制約的特性，即為連鎖。生產(chǎn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響最終產(chǎn)品的形態(tài)，特性即產(chǎn)品的質(zhì)量，所以每一環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，這也要求了每個(gè)環(huán)節(jié)本身要有良好的運(yùn)行，環(huán)節(jié)之間必定要科學(xué)地銜接，形成最佳協(xié)作的整體，從而創(chuàng)造出最好的產(chǎn)品，提高企業(yè)生產(chǎn)價(jià)值和利潤(rùn)。

二、過(guò)程控制連鎖特性分析

以鋼鐵原料加工生產(chǎn)型企業(yè)：鏈回環(huán)氧化球團(tuán)燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)線為例，其生產(chǎn)過(guò)程是經(jīng)過(guò)原料配比、混勻成形、加熱冷卻等多道工序得到最終產(chǎn)品“球團(tuán)”的生產(chǎn)流程。對(duì)生產(chǎn)線的控制即是對(duì)各個(gè)設(shè)備的控制，對(duì)設(shè)備的控制最主要的就是對(duì)電的控制包括啟停、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、調(diào)整等。整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)與控制是由對(duì)電的控制的三個(gè)方面構(gòu)成的，即電氣起停、儀表檢測(cè)、自動(dòng)化控制三部分。

1.電氣啟停

每一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開電，對(duì)電的控制也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的控制。所以電氣連鎖是生產(chǎn)線連鎖的第一步。如下圖：

以最簡(jiǎn)單的設(shè)備啟停為例，必需先啟動(dòng)生產(chǎn)線末端后的設(shè)備2，然后再啟動(dòng)設(shè)備1，這樣才能使生產(chǎn)線上的物料順暢，否則會(huì)造成物料堆積或是設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)。費(fèi)。但停車順序則相反，為先停設(shè)備1，然后是設(shè)備2。因物料不可滯留在設(shè)備上或設(shè)備內(nèi)，以免造成設(shè)備啟動(dòng)負(fù)載過(guò)大而損壞設(shè)備。即所謂先啟后停原則。

2.儀表檢測(cè)

某一設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一定有相關(guān)的檢測(cè)措施來(lái)監(jiān)視并且可及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，才能使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在良好的狀態(tài)上。如下圖：

配料設(shè)備是需要實(shí)時(shí)調(diào)整的設(shè)備，都帶有PID自調(diào)節(jié)功能，當(dāng)其接受設(shè)定值時(shí)，其檢測(cè)及自調(diào)節(jié)功能就開始運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自身內(nèi)部的互鎖。

3.自動(dòng)化控制

自動(dòng)控制層面是最上層的生產(chǎn)過(guò)程控制，它統(tǒng)一控制整條生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)。其控制組成也是最復(fù)雜的。為了使生產(chǎn)線達(dá)到最理想的運(yùn)行狀態(tài)，需要設(shè)備本身、各設(shè)備之間、各系統(tǒng)之間設(shè)置合理的運(yùn)行時(shí)間點(diǎn)，科學(xué)的料流接口。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，需要以上三個(gè)方面的共同協(xié)作才能完成。如下公式說(shuō)明了一個(gè)簡(jiǎn)單的帶有時(shí)間連鎖系統(tǒng)的特性。

例如：A1、A2均為并行配料設(shè)備，其啟動(dòng)時(shí)間分別為AT1，AT2，物料通過(guò)時(shí)間為at1，at2。其后為混料設(shè)備B，啟動(dòng)時(shí)間為BT，物料通過(guò)時(shí)間為bt，再然后是加熱設(shè)備C。則配料設(shè)備與混料設(shè)備的時(shí)間連鎖特性有：

MAX（AT1，AT2，…）=ATmax（取兩個(gè)時(shí)間里的最大值為最后時(shí)間）

MAX（at1，at2，…）=atmax

以設(shè)備完全開啟為下一設(shè)備開啟時(shí)間點(diǎn)，則設(shè)備開啟順序?yàn)椋?/p>

加熱設(shè)備C，混料設(shè)備B，配料設(shè)備A。

且設(shè)備B啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)為BT啟=CT。

設(shè)備A1與A2可同時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)為AT啟=BT+CT。

以物料完全通過(guò)作為設(shè)備停止時(shí)間點(diǎn)，則設(shè)備停止的時(shí)間順序?yàn)椋?/p>

配料設(shè)備A，混料設(shè)備B，最后才是加熱設(shè)備C。

且設(shè)備B停止時(shí)間點(diǎn)bt停=atmax，且必須先停配料設(shè)備A1、A2中的物料通過(guò)時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備。

C的停止時(shí)間點(diǎn)為ct停=bt+atmax。

三、過(guò)程控制連鎖特性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)的方方面面。其主要產(chǎn)品有PLC（可編程序控制器）和DCS（集散控制系統(tǒng)）等。通過(guò)PLC/DCS和人機(jī)接口的結(jié)合實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)信息處理及數(shù)據(jù)信息傳送、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)給定等功能，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制。

仍以鏈回環(huán)生產(chǎn)線為例，其連鎖過(guò)程控制包含精確的數(shù)據(jù)采集信號(hào)的測(cè)量和物料的配比、關(guān)鍵工藝設(shè)備自動(dòng)控制及上下游設(shè)備的銜接。其生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為邏輯連鎖控制、基礎(chǔ)回路控制、優(yōu)化控制、狀態(tài)檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理和系統(tǒng)管理等功能模塊。通過(guò)PLC/DCS系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊、上位機(jī)等硬件產(chǎn)品及操作系統(tǒng)、人機(jī)接口、監(jiān)控程序等軟件均能方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的集中控制監(jiān)測(cè)等功能，以達(dá)到更合理的生產(chǎn)狀態(tài)。

四、結(jié)論

通過(guò)軟硬件的科學(xué)設(shè)計(jì)與合理配置，能夠較為理想的實(shí)現(xiàn)球團(tuán)生產(chǎn)線的連鎖控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線較高的自動(dòng)化控制水平，不同的生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)科學(xué)的連鎖與銜接，達(dá)到節(jié)能降耗，提高單位產(chǎn)品利潤(rùn)值的目的，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，也證明了在自動(dòng)化生產(chǎn)的時(shí)代，組建科學(xué)的連鎖過(guò)程控制系統(tǒng)是必要的，也是可行并可靠的。