水泥廠常用電氣設(shè)備的控制技術(shù)研究

盧珊

摘要 近年來，伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工程建設(shè)的數(shù)量與規(guī)模逐年擴(kuò)大，對水泥的需求量不斷提升。水泥廠作為高電耗企業(yè)，其電氣設(shè)備控制技術(shù)水平直接影響到水泥產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，如何提高電氣設(shè)備控制技術(shù)已經(jīng)成為水泥廠現(xiàn)代化發(fā)展過程中亟待解決的問題。本文主要闡述了水泥廠的PLC及DCS系統(tǒng)，重點(diǎn)研究了水泥廠常用電氣的控制技術(shù)及各工段控制方案。

關(guān)鍵詞：水泥廠；電氣設(shè)備；控制技術(shù)

1.PLC與DCS系統(tǒng)概述

1.1 PLC系統(tǒng)

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程邏輯控制器的簡稱，主要借助微型計(jì)算機(jī)技術(shù)從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，當(dāng)前，可編程控制器在水泥廠電氣設(shè)備的控制中得到了極為廣泛的應(yīng)用。PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)較為相似，主要由電源、中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等幾部分組成，其中，中央處理器是PLC的控制中樞，當(dāng)前多數(shù)PLC系統(tǒng)會采用雙CPU構(gòu)成的冗余系統(tǒng)或三CPU構(gòu)成的表決式系統(tǒng)，以提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PLC系統(tǒng)主要包括輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段等三個工作階段，在輸入采樣階段PLC通過掃描方式讀入所有輸入狀態(tài)及數(shù)據(jù)，在程序執(zhí)行階段PLC根據(jù)自上而下的順序掃描永續(xù)程序，在輸出刷新階段PLC根據(jù)I/O映象區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸出鎖存電路，并通過輸出電路驅(qū)動外設(shè)。當(dāng)前PLC系統(tǒng)的主要品牌有AB、松下、西門子、三菱、富士、施耐德等。

1.2 DCS系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)（Distributed Control System）是分散控制系統(tǒng)的簡稱，主要通過綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、多媒體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動化設(shè)備的綜合控制，具有人機(jī)界面及通訊功能，在過程控制及過程管理領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。DCS系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元、機(jī)柜、電源等組成，其自身具有開放式結(jié)構(gòu)，可以提供多層開放式數(shù)據(jù)接口。DCS控制系統(tǒng)有著較高的可靠性，在惡劣環(huán)境中仍能保證正常運(yùn)行，且維修方便，系統(tǒng)內(nèi)某一組件故障并不會影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行，另外，DCS控制技術(shù)先進(jìn)，對于復(fù)雜的生產(chǎn)過程具有較好的綜合控制能力。另外，DCS系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性及可裁剪性，從而極大得提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性，保證了過程控制的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前，DCS控制系統(tǒng)在石化、化工、冶金、火電、建材等諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用，也是水泥廠電氣設(shè)備過程管理的主要控制系統(tǒng)。

2.水泥廠常用電氣設(shè)備控制技術(shù)

2.1水泥廠電氣設(shè)備控制系統(tǒng)概述

水泥廠電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的中央硬件設(shè)備包括操作員站及工程師站，主要車間的電氣控制室則由生料制備現(xiàn)場站、窯尾喂料及預(yù)熱器現(xiàn)場站、窯頭煤磨現(xiàn)場站及水泥粉磨現(xiàn)場站等四個PLC現(xiàn)場控制站組成?，F(xiàn)場控制站是電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的核心單元，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及控制指令發(fā)送，一般由中央處理器、通訊模塊、I/O模塊及安裝機(jī)架組成，其中，中央處理器是控制系統(tǒng)的核心，通訊模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的共享，I/O模塊則負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場信號。在水泥廠電氣設(shè)備的集散型控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)工藝中的參數(shù)檢測及處理、過程回路控制、馬達(dá)順序邏輯控制、設(shè)備監(jiān)控、系統(tǒng)測試都是控制系統(tǒng)的要點(diǎn)，具體任務(wù)包括電氣設(shè)備數(shù)字量、模擬量的采集及輸入，模擬量的計(jì)算，生產(chǎn)過程的優(yōu)化，設(shè)備信息的輸送及接收，設(shè)備信息的處理、顯示及輸出等。

2.2水泥廠常用電氣設(shè)備控制方法

水泥廠常用電氣設(shè)備的控制方法包括：（1）：普通電機(jī)測點(diǎn)：設(shè)備啟動條件、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及DCS控制系統(tǒng)對設(shè)備驅(qū)動的測點(diǎn)是主要內(nèi)容。（2）：基本控制原理：設(shè)備驅(qū)動后的運(yùn)行情況，設(shè)備的啟動故障、運(yùn)行故障、安全聯(lián)鎖、下位聯(lián)鎖、抖動及延時保護(hù)控制等，主要通過計(jì)算機(jī)參與過程控制。（3）：組操作：即將設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的不同劃分為若干組，然后利用PLC系統(tǒng)進(jìn)行成組啟動及停車控制，如在粉磨工段即可分為稀油站組、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組、成品輸送組、選粉機(jī)組、提升機(jī)組、磨主電機(jī)水電阻組、喂料組等。（4）：電機(jī)正反轉(zhuǎn)：包括電動液壓推桿、閘板閥等電機(jī)正反轉(zhuǎn)設(shè)備的控制。（5）：高壓電機(jī)控制：高壓電機(jī)的控制與低壓電機(jī)較為相似，差別在于高壓電機(jī)增加了高壓控制保護(hù)。

2.3水泥廠各工段控制方案

水泥廠的生產(chǎn)工段有以下五個階段：一是生料粉磨階段，包括生料配料的自動控制、DCS系統(tǒng)對標(biāo)定、計(jì)量過程的控制、X熒光分析儀及生料配比的閉環(huán)自動控制、分組設(shè)備的解鎖啟?？刂票Ｗo(hù)等；二是煤粉制備階段，窯頭及窯尾的自動穩(wěn)流、煤磨出口風(fēng)溫的閉環(huán)自動控制、煤粉稱重倉的自動穩(wěn)流以及分組設(shè)備的解鎖啟?？刂票Ｗo(hù)都是這個階段的主要控制內(nèi)容；三是燒成窯尾階段，該階段的主要控制技術(shù)包括生料均化庫定時充氣和卸料的自動控制、生料稱重倉的閉環(huán)自動控制、電收塵及C1筒CO含量的聯(lián)鎖保護(hù)、窯尾預(yù)熱器自動定時吹堵及堵料預(yù)警的控制等、分組設(shè)備的解鎖啟?？刂票Ｗo(hù)；四是燒成窯頭階段，該階段窯頭罩壓力與窯頭排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動控制、篦冷機(jī)一室篦下壓力與篦速的閉環(huán)自動控制、分組設(shè)備的解鎖啟?？刂票Ｗo(hù)等是控制方案的主要內(nèi)容；五是水泥粉磨階段，該階段主要重視水泥配料調(diào)速皮帶秤定量給料的自動控制、水泥磨機(jī)負(fù)荷與產(chǎn)量的閉環(huán)自動控制、輥壓機(jī)的啟停控制及保護(hù)、各分組設(shè)備的解鎖啟停控制保護(hù)等。

3.結(jié)語

PLC系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)，在水泥廠電氣設(shè)備控制中也有著極為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)場控制站是水泥廠電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的核心，主要車間由生料制備現(xiàn)場站、窯尾喂料及預(yù)熱器現(xiàn)場站、窯頭煤磨現(xiàn)場站及水泥粉磨現(xiàn)場站等四個PLC現(xiàn)場控制站組成。水泥廠常見電氣設(shè)備的控制方法主要包括普通電機(jī)測點(diǎn)、基本控制原理、組操作、電機(jī)正反轉(zhuǎn)、高壓電機(jī)控制、直流調(diào)速電機(jī)的控制等，在水泥生產(chǎn)的生料粉磨、煤粉制備、燒成窯尾、燒成窯頭、水泥粉磨等不同工段，電氣設(shè)備控制的工作要點(diǎn)都各不相同。

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