張群

【摘要】科氏力轉(zhuǎn)子秤系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)互聯(lián)后，出現(xiàn)了投料初期不穩(wěn)的問題，經(jīng)系統(tǒng)改進(jìn)，設(shè)置了手動(dòng)/自動(dòng)的切換，且考慮控制通道時(shí)間常數(shù)問題，解決了點(diǎn)火投料初期生粉下料量波動(dòng)大的問題。

【關(guān)鍵詞】DCS投料 控制 改進(jìn) 分析

水泥生產(chǎn)的重點(diǎn)在于熟料的合格生產(chǎn)，生產(chǎn)合格優(yōu)質(zhì)的熟料需要水泥窯的穩(wěn)定煅燒，窯的穩(wěn)定重點(diǎn)在熱工量的穩(wěn)定，而熱工量的穩(wěn)定重點(diǎn)之一是入窯生料的穩(wěn)定。因此，確保入窯生料設(shè)備的計(jì)量精度、完好率、可靠性就極為重要。

目前，對(duì)于熱工量的控制多數(shù)采用了DCS控制系統(tǒng)，系統(tǒng)在工作可靠、維修方便的基礎(chǔ)上，具有開放的體系結(jié)構(gòu)，具備強(qiáng)大的處理功能，因此很利于用戶進(jìn)行二次開發(fā)組態(tài)以滿足不同的工藝需要，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方案。用戶在使用DCS系統(tǒng)過程中，對(duì)于系統(tǒng)存在一些特殊的問題也可再次開發(fā)進(jìn)行修改。

一、投料初期DCS系統(tǒng)存在的問題

在某公司的一條5000T/d熟料生產(chǎn)線上，入窯生料量的控制就采用了DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)上層為DCS操作站，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)由PLC實(shí)施控制，PLC系統(tǒng)給定值由上位機(jī)操作站經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)I/O站發(fā)出，測(cè)量值取自科氏力轉(zhuǎn)子秤，由轉(zhuǎn)子秤計(jì)量粉體的質(zhì)量流量輸出4-20mA電流，PLC系統(tǒng)將測(cè)量值采樣并與給定值進(jìn)行比較，執(zhí)行編寫好的算法程序后輸出信號(hào)去控制生料閥門的開度，使生料流量滿足要求，從而完成入窯生粉物料的計(jì)量與輸送。在該系統(tǒng)中，由PLC控制器、流量閥、被控制對(duì)象和轉(zhuǎn)子秤構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)與DCS互聯(lián)進(jìn)行集散控制。

本系統(tǒng)在操作站的畫面上，對(duì)于生粉下料量沒有設(shè)置手動(dòng)，因此一開始投運(yùn)就采用自動(dòng)方式，導(dǎo)致最初幾分鐘生粉下料量的波動(dòng)特別大，且在多次點(diǎn)火投料的初期都出現(xiàn)同一情況，造成點(diǎn)火投料時(shí)中控操作的困難，系統(tǒng)要在運(yùn)行十分鐘后情況才趨于穩(wěn)定。

二、針對(duì)DCS投料系統(tǒng)的改進(jìn)

為解決系統(tǒng)投料初期工作不穩(wěn)定問題，技術(shù)人員在原有DCS系統(tǒng)基礎(chǔ)上作了兩點(diǎn)改進(jìn)，第一個(gè)是在操作站原有的組態(tài)畫面上增加一個(gè)手操器即手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)，在投料初期手操器選擇手動(dòng)，流量閥的開度由操作員來控制，在運(yùn)行穩(wěn)定后將手操器選擇自動(dòng)，流量閥由PLC系統(tǒng)控制;第二個(gè)是將原來PLC系統(tǒng)輸出直接到閥門的控制信號(hào)（4-20mA），改為控制信號(hào)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站傳回操作站，在操作站上選擇控制方式后再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)I/O站到流量閥。

此方法解決了點(diǎn)火投料的初期生粉下料量波動(dòng)特別大問題，但在正常自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，生粉流量的波動(dòng)卻比原來要大些，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，原因就出在上述改進(jìn)方案的第二點(diǎn)，手操器置自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)到流量閥的控制信號(hào)會(huì)兩次經(jīng)過I/O現(xiàn)場(chǎng)站，由于公司的DCS控制系統(tǒng)的采樣處理周期為50mS，經(jīng)兩次采樣、處理需100mS，在PLC系統(tǒng)對(duì)科氏力轉(zhuǎn)子秤的計(jì)量信號(hào)源采樣周期不變的情況下，加長(zhǎng)了到閥門的控制信號(hào)的處理周期，閥門的動(dòng)作時(shí)間滯后于PLC系統(tǒng)直接輸出信號(hào)的時(shí)間。為解決這一問題，技術(shù)人員將上述改進(jìn)方案的第二個(gè)還原，在PLC控制系統(tǒng)與流量閥間增加一中間繼電器觸點(diǎn)，當(dāng)手操器選擇手動(dòng)方式時(shí)，觸點(diǎn)斷開，由操作站給定閥位信號(hào)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)I/O站直接到閥門。當(dāng)手操器選擇自動(dòng)方式時(shí)，I/O現(xiàn)場(chǎng)站輸出數(shù)字量讓PLC輸出的控制信號(hào)經(jīng)中間繼電器到達(dá)流量閥，由此徹底解決了DCS系統(tǒng)在點(diǎn)火投料初期生粉下料量波動(dòng)特別大的問題。

三、對(duì)DCS投料系統(tǒng)及改進(jìn)方案的分析

公司使用的投料系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子秤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由PLC、科氏力轉(zhuǎn)子秤、流量閥及被控對(duì)象組成，系統(tǒng)與DCS的互聯(lián)僅涉及流量的給定信號(hào)與反饋信號(hào)，在操作站上給定流量信號(hào)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)I/O站到PLC;轉(zhuǎn)子秤測(cè)得的流量信號(hào)經(jīng)PLC、現(xiàn)場(chǎng)I/O站到操作站進(jìn)行流量的顯示。在PLC的程序設(shè)計(jì)中或許沒有考慮到投運(yùn)初期要由手動(dòng)切換到自動(dòng);或許PLC程序設(shè)計(jì)考慮到切換，僅在與DCS系統(tǒng)的互聯(lián)中沒有用起來，而PLC控制參數(shù)的整定值在正常工況下能解決干擾問題，所以出現(xiàn)了投料初期不穩(wěn)定，運(yùn)行十分鐘后正常情況;

從系統(tǒng)的改進(jìn)方案來看，技術(shù)人員對(duì)DCS系統(tǒng)組態(tài)比較熟悉，但對(duì)PLC程序不熟悉，或者PLC程序設(shè)置了加密讓他們無從下手。技術(shù)人員在改進(jìn)方案初期沒有考慮到控制通道人為增加了信號(hào)的傳遞滯后，由此案例也可見，信號(hào)的滯后對(duì)控制品質(zhì)帶來的影響。