台达自动化在全自动高速剪折机的应用

台达自动化在全自动高速剪折机的应用

摘 要：在分析剪折机嵌入式控制系统的基础上，提出基于台达机电自动化平台的全自动剪折机解决方案。给出变频器主驱电机转数;PLC驱动步进电机脉冲频率;步进电机变速定标等重要控制技术设计。

关键词：商标 全自动 PLC 变频器

1 引言

　　剪折机是服装、鞋类等行业的商标加工类设备。剪折机用于带状商标剪切和折烫成型加工，首先通过切刀对商标进行冷切或者热切，然后经过模具对剪切完成的商标进行各种形状的折烫，可以实现对商标的切片、两边折、对折、中间折等，实现带状商标加工。自动剪折机外观如图1所示。模具和各种剪折方式如图2所示。

　　传统的剪折机是以仪表显示为主，采用单板机等嵌入式专用系统实现控制，商标长度通过机械调节。为了市场需求和自身发展要求，应用PLC和变频器以及触摸屏等通用电气自动化平台技术开发全自动化剪折机，是剪折机设备厂家的迫切需求。
2 系统设计

2.1 系统分析

　　原剪折机是由电机带动凸轮机构使送料机构送料、模具来回运动和切刀上下运动，一个行程完成送料、剪切和折烫等动作，电机速度、手自动启停控制、状态检测和故障判断则由单片机控制板控制，每次加工不同长度的商标之前，需要手动调整转盘，从而设置出所需长短尺寸，用户反应该电气配置存在配件采购麻烦，控制板电气保护差、维护困难的缺点，希望能通过电气改造提高机器的性能和使用便利性。

　　2.2 台达自动化平台设计

　　根据机器的特点和用户需求，项目设计基于台达自动化体系平台。选用台达的SC系列PLC来替代控制板做为控制用，M变频器进行电机控制，3.8吋触摸屏取代面板按钮;计数器，定长送料部分则由步进电机控制。

　　（1）PLC部分：选用台达12SC11T主机。

　　该主机是台达S系列中偏向运动控制的一款，非常适合需要高速控制定位的场合，比如伺服位置控制，数控加工等，本机配置点数比较精简，可以通过其强大的扩展功能轻易实现多点数，本项目中另外加16SP（DI 8点，DO8点）做为I/0扩展用。

　　（2）变频器部分：选用台达M系列015M21A型变频器。

　　特点：

　　· 输出频率0.1～400Hz

　　· 可设定V/F以及矢量控制

　　· 载波频率可达15kHz

　　· 支持MODBUS通讯

　　· 内含PID反馈功能

　　· 零速力矩保持功能


　　M系列台达变频器家族中的迷你高功能型，应用广泛，本项目中主要利用其变频和通讯功能，通过MODBUS通讯可以很方便地实现上位机对变频器进行参数设定和读取，从而实现对机器速度的准确实时监控。

　　（3）人机界面：选用台达3.8吋AS3.8BSTD型触摸屏。

　　特点：

　　· 8灰接蓝白STN，256色

　　· 解析度：320＊240像素

　　· 支持RS485/RS232/RS422通讯

　　· 支持USB存储、鼠标、打印

　　通过台达人机可以方便地控制和监视，原按钮和计数器功能都可以通过画面实现，使控制箱面板更加简洁，提高了产品的档次，适应了市场需求。

3 控制系统设计

　　3.1 主驱电机

　　主机要求速度达到0～150切/分，送料长度控制在0.2mm精度，工作长度范围在40mm-240mm。电机减速比设计为1：10，若要求达到200切/分，则当电机转速：n=150＊10=1500转/分，要求输出频率为：f=n·p/60=1500·2/60=50Hz，速度要求满足。

　　3.2 送料步进电机

　　送料长度由步进电机控制，要求控制精度为0.2mm，送料辊周长115mm，减速比1:2，设置步进驱动器细分数使每转一圈对应脉冲数为600，送料辊每转1圈电机需转2圈，则每个脉冲对应送料长度为：L=115/2＊600=0.096mm<0.2mm，满足控制要求。

　　3.2 PLC高速脉冲输出接口

　　送料长度范围40mm～240mm，则要求每次发送脉冲数为416～2500。最大速度150切/分，每完成一次动作的最短时间为0.4秒，每次送料占用时间是总行程的1/2，则送料最短时间为0.2秒，由于加减速时间和找标的时间大致为0.1秒，所以要求脉冲发送频率最高：2500/0.1=25000脉冲/秒，SC最高可以输出频率达到200kHz，SC系列PLC高速脉冲输出接口完全满足要求。

　　3.4 定标实现

　　带状商标上有位置色标，色标间隔反应了商标的长度。定标送料就是通过光学传感器检测色标位置，每次检测到色标就停止送料，等待切刀完成剪切动作。由于步进电机的特点，当起始发送脉冲频率过高则容易出现失步堵转，因此需降低起始频率，通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动，而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、精确运行的关键。

　　定标采用两步走的方式，先按设定长度高速走一段定长，通过D1340设置加减速时间，离色标还有1～2mm的距离时开始低速找标，色标检测到则产生一个中断信号进PLC，在中断程序中对M1334进行置位，使DDRVI的Y10立刻停止脉冲输出，电机马上停止。

　　3.5 PLC接口设计（表1）

　　表1 I/O接口定义




　　注：晶体管输出信号经过继电器转接后控制外部电路。

4 结束语

　　经过全新电气改造的自动剪折机，无论从产品外观还是性能上都有了提高，经过上带连续生产，证实了产品性能上完全达到了用户的要求，由于采用了人机界面使得在操作便利上有了非常大的提高，虽然产品的控制点数不多，却涵盖了台达从PLC、变频器到人机界面几大产品的应用，是台达自动化产品和机械的又一次成功结合。

DCS控制系统在氯化氢合成中的设计及应用

摘要：简述了氯化氢合成的工艺流程。介绍了DCS系统的硬件和软件情况，CS3000的特点及DCS在氯化氢合成和输送控制系统的设计、应用、实施效果。
关键词：DCS技术；氯化氢合成和输送；控制
Design and application of DCS control system in hydrogen chloride synthesis

WU Bin，A1LIKuerban，JIflan-hong,RENAi-jiang

（xinjiang Tianye Tianchen Chemical Industry Co．，Ltd．，Shihezi 832000，China）
Abstract：The process flow path of hydrogen chloride synthesis was brief introduced．Some status wereintroduced，inlcuding the hardware and software of DCS control system,characteristics of CS3000,the design ofDCS in hydrogen chloride synthesis and transport control system，and the effect of application and implement．
Key words：DCS technology；hydrogen chloride synthesis and transport；control
　　新疆天辰化工有限公司40万t／a PVC项目于2007年年底投产运行，该套生产装置引入了许多国内领先技术。该公司设计人员通过计算机的远程控制、在线检测、报警和连锁等方式，将整个盐酸系统网罗在DCS系统中．通过1个鼠标即可完成以往十几个人的工作。在40万t／aPVC的合成氯化氢项目上．成功地设计和应用了先进的全自动化DCS技术，对氯化氢合成过程和输送过程进行全程监测和控制。
1 氯化氢合成工艺流程
　　来自氯氢处理岗位干燥后合格的氯气、氢气由缓冲罐上放空调节阀稳压并经流量计计量后，氯气经支管调节阀、点火阀、切断阀，氢气经支管调节阀、点火阀、逆止阀、切断阀及阻火器与氯气按C12：H2=1．00：1．05～1．00：1．10的配比经灯头进入合成炉（多余的氢气放空处理），在灯头上合成燃烧。合成的氯化氢气体从合成炉的冷却器底部导出．在40℃进入氯化氢分配台，供PVC或去降膜吸收塔吸收制成盐酸或高纯酸。氯化氢气体经一级降膜吸收器吸收后的剩余气体进入二级降膜吸收器再吸收，不凝气体由水流喷射器抽入酸循环罐分离放空或自行放空，成品酸从一级降膜吸收器底部出来进入盐酸储罐待售。
2 DCS技术在氯化氢合成和输送控制系统中的设计
2．1 采用DCS技术控制方式分析
　　在HC1合成过程中，传统的控制手段是根据火焰的颜色，手动调节氯、氢流量。由于设备生产能力大，造成进合成炉的氯、氢流量、压力或配比的细微变化，出现的过量氯气在氯乙烯合成工序中极易与乙炔反应生成氯乙炔，对安全造成重大影响。在氯化氢生产中，氢气应控制适当过量，一方面可以防止氯化氢所含的游离氯在制酸时尾气含氯高．形成氢氯爆炸性混和气体，特别是采用液氯生产的废氯来合成盐酸时，更要提高氢氯配比．避免尾气系统发生爆炸：另一方面防止氯化氢中的游离氯在氯乙烯合成工序与乙炔反应生成氯乙炔爆炸性气体。
　　根据以上分析。可以认为对氢气、氯气流量的真值测定是实现自动比值控制的关键因素．而且，必须将氯气真值流量作为主流量、氢气真值流量作为副流量．相互校正。
　　根据工艺生产特点的安全分析，该比例调节系统可以选用开环比值系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统或变比值控制系统。开环比值本身抗干扰能力差。双闭环比值控制系统结构比较复杂，使用仪表较多，投资较大，系统调整比较麻烦。变比值控制系统的特点是被控2种物料的比值可以灵活地随第3变量的需要而加以调整，即受控于第3变量 单闭环比值控制系统不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且还可以克服副流量本身干扰对比值的影响，故主、副流量的比值较为精确，因此．单闭环比值控制系统将是最佳控制手段。
　　在稳定情况下，单闭环比值控制系统的主副流量可满足工艺要求的氢氯比。当氯气变化时，根据主流量变化，副流量也有相应的变化。
　　当主流量变化时，氯气真值流量信号送主控制器。主控制器按预先设置好的比值使输出成比例变化，也就是成比例地改变副流量控制器的给定值，此时，副流量闭环系统为一个随动控制系统，从而氢气流量随氯气流量变化，使得在新的工况下，流量比值保持不变。当主流量没有变化而副流量由于自身干扰发生变化时，此副流量闭环系统相当于一个定值控制系统，通过控制克服干扰，使工艺要求流量比值仍保持不变。这种方案的结构形式比较简单，实施起来也比较方便。单闭环比值控制系统框图见图1。

 

2．2 仪表的选择与性能比较
　　由于工艺装置控制要求严格，为使HC1装置能安全、可靠地运行，必须采用多个控制回路。对仪表的测量精度、稳定性及可靠性都有很高的要求。
　　（1）该工序的介质主要是氯气和氢气，界区内是防爆场所，厂房内的仪表应符合防爆要求。
　　（2）由于被测介质中含有氯气等介质，具有较强的腐蚀性。因此，大部分现场仪表应具备防腐性能。氯气控制阀需控制精确，根据口径大小可选用气动不锈钢单座控制阀或不锈钢蝶型控制阀。氢气无腐蚀性，但易燃易爆，因此，氢气变送器应采用本安型，测量膜片和其他气体接触部位的材质采用不锈钢材质。氢气控制阀可采用气动单座控制阀，材质方面无特殊要求，其电气阀门定位器必须采用本安型。
　　（3）该工序控制仪表采用的流量计以进口原装流量计为主，相对于其他类型的仪表具有测量精度高、反应快、性能稳定等特点。
2．3 全自动DCS控制系统的结构形式设计
　　氯化氢合成全自动化控制系统采用的是日本横河西仪公司的CS一3000系统。
2.3．1 CS一3000系统的特点
　　（1）综合性。CS一3000是一个功能齐全的系统，综合了多种控制、管理、自动化和信 息技术于一身。
　　（2）开放性。CS一3000系统是紧跟IT技术发展的开放性局域网结构。操作站的硬件可采用最新型的PC机，提供DDE和OPC 2种通讯接口，可直接与用户的上位工厂信息管理系统（pims）、internet网、intranet网连接和通信，也可通过标准协议与多个厂家的PLC系统以及符合ff、hart、profibus—dp等现场网络标准的厂家的设备进行通信：另外，还可直接将各种通用应用软件如msexcel、vb等应用于工程中。（3）高可靠性。现场控制站为高性能双重化现场控制站AFV10D，具有4个CPU冗余容错，电源卡双重化，通讯卡双重化，具有独立的控制柜和端子板柜。系统单独配置有OPC服务器．满足每秒2000点的数据上传，可以为上位管理系统提供所需要的数据。可实现在任何故障及随机错误产生的情况下连续运行。供电系统、通讯网络和总线、I／0模块均可实现双重化。Vnet总线采用交替工作模式的双重化结构。
　　（4）高性能。控制站采用高速RISC处理器，可进行64位浮点运算和最高50 mS控制周期的模拟与逻辑控制。
　　（5）高效简捷的工程。系统提供CAE（计算机辅助工程），直接用control drawing图或填表格的方式进行软件组态．软件组态十分简洁直观。并可提供虚拟测试和仿真软件，从而缩短软件的调试周期。
2.3.2 全自动DCS控制系统的软件配置
　　CS-3000系统属于模块化小型DCS系统．对8台合成炉的31O多个检测点、73个控制回路系统配置了2个控制站。这套系统的每个CPU、Vnet／IP通讯卡件均带有自诊断功能和故障报警功能，便于调试和维修。模板本身具有PID控制程序，在CPU故障或CPU停止时可以继续独立控制，保证生产的正常运行。
2．3．3 全自动DCS控制系统的硬件配置
　　操作站为DELL 390 workstation．目前配置为P43．0GHz、128M显卡、1G内存、80G硬盘、CD—RW 光驱、19”LCD、winXP操作系统。工程师站为双核至强处理器5100、1 G内存、73 G 10 k RPM SAS硬盘、19”LCD、WINDOW$2003 SERVER OS。操作站和工程师站配有专用Vnet／IP通讯卡，操作站均配有横河西仪公司专用的操作员键盘。这是目前世界上比较先进的视图软件，其操作界面灵活、方便，提供了比较大的自我发展空间，用户可以通过系统提供的编程语言完成所需要的特殊功能，真正提高生产操作和管理水平。
3 DCS控制系统在生产和输送上的应用
3．1 DCS控制系统的自动调节作用
　　通过氯气、氢气压力和流量设定值对进炉氯气、氢气进行自动调节配比，设定进炉的氢气和氯气压力、流量。双重数据设定保证了进入合成炉内参与合成氯化氢反应的氯气和氢气的最佳量．氯化氢中不含游离氯，为氯乙烯合成工序安全生产提供了可靠的保证。氯气、氢气流量调节顺控图见图2。




3．2 DCS控制系统的安全性
3．2．1 氢气进炉前的压力连锁控制
　　在氢气缓冲罐设置大小2个放空调节阀．当氢气总管超压时，自动打开小调节阀放空，当小调节阀全开，压力还高时自动打开大调节阀放空。压力下降时先关大阀再关小阀。氢气超压放空顺控图见图3。



3．2．2 氯气进炉前的压力连锁控制
     在氯气缓冲罐上设置了压力调节阀．当氯气总管超压时，缓冲罐上调节阀连锁自动打开向液化除害泄压。
3．2.3 进炉氢气、氯气切断阀、充氮阀连锁控制
     DCS设置了合成炉一键停车按钮，当鼠标按下停车按钮后，氢气、氯气进口切断阀关闭，充氮阀连锁自动打开．HCI去吸收调节阀连锁自动打开，同时连锁关闭HC1去混合脱水调节阀，以防止乙炔气倒人。吸收水调节阀同时连锁打开，同时关闭乙炔进混合器阀门。
3．2．4 HCl总管超压连锁和混合脱水混合器温度超高连锁控制
　　当HC1总管压力超过指标，或混合器温度高于指标时，连锁所有送HC1合成炉自动打开HC1去吸收调节阀，同时关闭HC1去混合脱水调节阀以防止乙炔气倒人，同时打开吸收水调节阀，同时关闭乙炔进混合器阀门。氯气超压去液化顺控图见图4。



3．2．5 电解停车时的连锁控制
　　盐酸与电解电流连锁。当电解跳停，连锁所有运行合成炉氢气、氯气进口切断阀关闭．充氮阀自动打开，自动打开HC1去吸收调节阀，同时关闭HCI去混合脱水调节阀以防止乙炔气倒人．同时打开吸收水调节阀，同时关闭乙炔进混合器阀门。
4 DCS控制系统在生产和输送上的应用
　　（1）在氯化氢合成生产和输送过程中的连锁完善可靠。将合成炉火焰控制信号引入DCS系统控制，使所有控制参数自动连锁控制。当有危险发生时。都能利用DCS系统进行控制．使工艺运行处在安全状态。
　　（2）对氯化氢生产和输送过程中的控制更加安全。实现了复杂控制系统和安全的连锁报警系统，降低了故障率，提高了生产中的安全可靠性，降低了现场操作人员和仪表维护人员的劳动强度。
　　（3）功能齐全。将系统控制、连续控制、连锁控制有机结合，可以实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进的控制方式，并可以方便加入所需要的特殊控制模块和控制算法。
5 结语
　　通过DCS控制系统实现了整个氯化氢合成和输送系统的自动化管理，提高了生产的自动化水平．使氯化氢合成和输送更加稳定便捷，降低了员工的劳动强度，降低了生产成本，控制效果理想，取得了良好经济效益。

DCS分散控制技术在机组电气系统中的应用

摘 要：主要介绍了电气DCS控制糸坑ECS的组成及其在热电厂电气自动控制系统中的应用，从而有效地提高了整个电气控制的安全性和可靠性，最终实现了电厂的机、炉、电集中管理，协调运行。
关键词：分散控制系统，电气DCS控制系统，集中管理，协调运行
The application of DCS decentralized control technique Oil engine set electricity system

LIANG Bo

Abstract：The composition of Electricity DCS Control System ECS and the application on electricity automatic control system in hot electricitygenerating station were introduced mainly，So as to improve the safety and reliability of the whole electricity control electivdy，and realize in—tegrated management of machine，batch and electricity in electricity generating station ultimately and compatible operation．
Key words：Decentralized Control System（DCS），Electricity DCS Control System（ECS），centralized control，compatible operation
　　随着计算机技术的发展和应用，新建的发电厂，热工专业已全面在单元控制室采用微机分散集中控制系统（DCS）控制，逐步形成了数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）、燃烧器管理（BMS）四大系统，为了与热控专业在控制水平上协调一致，共享资源，充分利用计算机技术的先进性，电气专业也越来越多地采用了DCS控制技术，有效提高整个电气控制的安全性和可靠性，从而实现了机、炉、电集中管理，协调运行。
1 分散控制系统（DCS）组态原则
　　本工程热工控制系统主要由DCS构成，其主要监控范围包括锅炉、汽机、除氧给水等辅助系统。DCS由冗余配置的分散处理单元、数据通讯系统和人一机接口组成，系统按纵向分层．横向按工艺系统划分若干个功能区的分层分散的原则进行组态。系统功能区内的被控对象在DCS硬件组态时保持适当的独立性，以保证单个控制站故障时不影响机组的运行。DCS系统易于组态，易于使用，易于扩展，3套DCS通过网桥进行连接，增加系统灵活性，降低过程控制总线数据通讯负荷，保证整个DCS的可利用率至少为99．9％。
2 电气DCS的监控和控制（ECS）
　　1）本工程电气与热控合用一套DCS，这种方式达到了机、炉、电控制界面的统一，便于实现全能值班，电气作为一个子系统进入DCS，资源共享。
　　2）根据本工程的电气主接线和厂用电接线，电气ECS监测和控制的对象主要有：a．发电机一变压器组；b．高压厂用工作及备用电源；e主厂房内低压厂用变压器；d．辅助车间低压厂用变压器6kV侧断路器；e，单元程控电动机；f.保安电源；g．直流系统；h．交流不停电电源。
　　3）ECS监控的内容和方式。
　　为完成上述电气控制功能所必需的电气信息量包括：模拟量有电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电能、无功电能等电量和温度等非电量；开关量有断路器、隔离开关以及接地开关的位置信号、继电保护装置动作及报警信号、运行监视信号及有载调压变压器分接头位置信号等。
　　上述信息量中部分采用硬接线，部分以通信方式送入DCS。
　　4）ECS网络结构。
　　a．站控层。站控层负责来自前置层的全部数据的传输和处理功能。
　　b．现场总线方式间隔层。6kv配电装置现场总线采用双网结构，利用CAN总线方式通过屏蔽双绞线接人通讯管理机。380V配电装置现场总线也采用单网结构，采用MODBUS通信协议，利用RS485接口以屏蔽双绞线方式接入通讯管理机。以上通讯管理机采用MODBUS通信协议，利用RS485接口送入ECS站控层，接入网络结构的物理通道可采用屏蔽双绞线。通信管理机负责把各个保护测控装置的数据整理汇总，再将这些信息上送至EC发变组、起备变和线路保护采用MODBUS通信协议，利用RS485接口送入ECS站控层，接入网络结构的物理通道采用屏蔽双绞线。
　　c．硬接线方式间隔层。非总线方式进入ECS的电气量信息主要含ECS发出的控制闭锁指令（D0），参与顺序控制的重要断路器状态量（DI）以及其他没有通过总线方式进入DCS的状态量（DI）和模拟量（AI），这些信息量需要通过电缆接到ECS或DCS其他部分的输入饰出接口柜上，输入饰出接口柜均放置在机组电子设备问中。
　　d．ECS主要功能。数据采集与处理，能通过现场（I／O）测控单元采集有关信息，检测出事件，故障，状态，变位信号及模拟量正常，越限信息等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库，其范围包括模拟量，数字量和脉冲量等。模拟量采集包括电流、电压、有功、无功、频率、功率因数等电量和温度等非电量，并实现如下功能：定时采集、越限报警。数字量采集包括断路器，隔离开关以及接地刀闸的位置信号，保护动作信号、运行监视信号及有载调压变压器分接头位置信号等，并实现如下功能：定时采集、设备异常报警、事件顺序记录（SOE）和操作记录。
　　脉冲量的采集包括有功电度和无功电度等，并实现如下功能：能连续采集电度脉冲量，能根据各回路PT，CT二次变比及脉冲电度表参数计算并转换为实际电度量进行累加，能对采集的电度量进行分时段和方向进行统计，当系统因故中断计量时，能进行人工置数保证其电量累计的正确性，同时有保护措施，不丢失原累积值，具有与相应模拟量平均值进行校核的功能。智能接口数据：发变组微机保护屏、线路保护屏、起备变保护屏、6kV配电装置、380V配电装置等。
　　e．监视。在DCS工程师站能通过CRT对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视，画面调用采用键盘、鼠标或跟踪球。显示的主要画面如下：电气一次接线图，包括显示设备运行状态、各主要电气量（电流、电压、频率、有功、无功）等的实时值。
　　f．报警。在DCS工程师站当所采集的模拟量发生越限，数字量变位及计算机系统自诊断故障时进行报警处理。报警方式分为两种：一种为事故报警，一种为预告报警，前者为非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号，后者为一般性设备变位，状态异常信号，模拟量越限，计算机监控系统的事件异常等。
　　g．事件顺序记录（SOE）及事故追忆。对断路器位置信号、继电保护动作信号等中断型开关量进行事件顺序记录，事件顺序记录的分辨率不大于1 ms。在出现事故后，能追忆事故前后一定时间内有关开关量的动作顺序和相关重要模拟量的变化情况。h．运行管理功能。DCS工程师站能对设备进行电气设备运行管理，具体为：运行操作指导、事故分析检索、在线设备分析、操作票、模拟操作、自动抄表、其他日常管理，如操作票、工作票管理，运行记录及交接班记录管理，设备运行状态、缺陷、维修记录管理、规章制度等。
　　i．设备管理。在DCS工程师站能对主要电气设备如断路器、变压器、电动机等运行工况进行监视，例如对断路器累计其正常操作次数和事故开断次数以及开断时的电流，指导设备维护和检修，并计算其使用寿命。
　　j．性能计算。在DCS工程师站能对采集的数据进行在线计算，电气性能计算的项目主要有：机组发电量、厂用电率、发电成本、发电机功率因素、设备的使用寿命等。
　　除按运行要求对电流、电压、频率、功率和电能量进行统计分析外，还能在线地按照数值变换和规定时间间隔不断处理和计算下述各项内容：有功、无功、功率因数计算；电能量的分时段、分方向累计及电能量平衡统计；开关投／退及保护动作次数的统计；监控设备投退率计算；全厂发电总有功功率；主要设备运行小时数统计。
　　防误操作闭锁对于通过CRT、键盘进行的电气操作由系统的软件进行闭锁，防止误操作。
　　k．人机接口。ECS具有良好的人机联系手段，使运行人员可以清晰方便地了解运行情况，并提供输入手段，实现对电气设备的控制，参数修改等项工作。人机接口设备包括彩色屏幕显示器，功能键盘、汉字打印机。它不但为运行人员提供对发电厂电气设备实时监控的各种手段，而且具有对监控系统在线自诊断，投、退设备的功能。
　　1．硬件要求。ECS系统硬件选用成熟的、先进可靠的和以微处理器为基础的杭州和利时工业产品设备，系统内所有的模件是固态电路、标准化、模件化和插入式结构，并带有LED 自诊断显示。系统硬件具有较好的可维护性，所有系统模件都能在线插拔。系统硬件具有扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级，系统硬件接口应采用国际标准或工业标准，支持与其他计算机网络及不同计算机厂设备的互联。
　　硬件设备能承受GB／T5169．5—1997中严酷等级为20S的针焰试验，设备外壳具有GB 4943—1990规定的V2及以上阻燃等级。m．通信接口。ECS监控系统完成与如下系统和／或智能型设备的通信接口（包括系统的集成及系统的整体调试）。
　　数字式继电保护装置：1号机组ECS含发变组保护屏1个RS485接口；2号机组ECS含发变组保护屏1个RS485接口；公用ECS含起备变保护屏1个RS485接口。
　　6kV系统：1号机组ECS含1个RS485接口；2号机组ECS含1个RS485接口；公用ECS含1个RS485接口。
　　380V系统：1号机组ECS含1个RS485接口；2号机组ECS含1个RS485接口；公用ECS含6个RS485接口。
　　ECS系统与上述各系统的通信规约执行国标、部标及IEC标准。
3 电气IKN（ECS）控制遵循两条基本原则
　　1）继电保护、励磁系统调节、自动准同期、故障录波及备用电源自动投入采用专门的装置实现，仅同DCS保持信号联系；
　　2）机炉电动机的控制、联锁、测量等由热控专业在DCS内实现，保护由电气完成。
参考文献：
[1] 彭毅．建筑电气安装工程中常见问题分析与预防[J]．山西建筑，2007，33（20）：201—202．

DCS控制方式与PLC控制方式在轻工机械中的应用

摘 要：DCS和PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物，DCS和PLC都依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算、都通过I／O卡件完成与一次元件和执行装置的数据交换、都具备称之为网络的通信系统。DCS和PLC非常相似，在轻工业机械中都有广泛的应用，但两者概念完全不同，这给工程实践带来选择难的问题。从历史沿革、技术特点、发展方向等几个方面进行综述．对轻工专业人员可提供借鉴。
关键词:DCS；PLC；控制方式
1 DCS和PLC的历史沿革及核心概念
　　DCS为集散控制系统的英文（TOTAL DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）简称。指的是危险分散、数据集中。70年代中期进入市场，完成模拟量控制，代替以PID运算为主的模拟控制仪表。首先提出DCS这样一种思想的是仪表制造厂商，当时主要应用于化工行业。而PLC于60年代末研制成功，称作逻辑运算的可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。主要应用于汽车制造业。
　　DCS和PLC的设计原理区别较大，PLC是从模仿原继电器控制原理发展起来的，70年代的PLC只有开关量逻辑控制。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求。将其存入PLC的用户程序存储器，运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。
　　DCS是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数、各过程变量之间的关系都设计成功能块。70年代中期的DCS只有模拟量控制。
　　DCS和PLC控制器的主要差别是在开关量和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是仍然有区别。80年代以后，PLC除逻辑运算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些复杂运算还是比较困难，PLC用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出快速的优点。而DCS使用功能块封装模拟运算和逻辑运算，无论是逻辑运算还是复杂模拟运算的表达形式都非常清晰，但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。
　　DCS和PLC在历史沿革上的差异是明显的，对它们后续的发展产生了重大影响。然而，对后续发展影响最大的，并不是起源技术上的差别，而是其起源概念的差别。DCS的核心概念是危险分散，数据集中的计算机控制系统，因此DCS的发展过程。就是在不断的运用计算机技术、通讯技术和控制技术的最新成果，来构建一个完整的集散控制体系，DCS给用户提供的是一个完整的面向工业控制的安全可靠高效灵活的解决方案。
　　而PLC的核心概念是可编程序控制器，目的是用来取代继电器。执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制装置。所以，PLC不断发展的主线是在不断地提高各项能力指标，给用户提供一个完善的功能灵活的控制装置。
　　DCS是一个体系，PLC是一个装置，这是两者在概念上的根本区别。这个区别的影响是深刻的，它渗透到了技术经济的每一个方面。
2 DCS和PLC的技术特点与相互渗透
　　不同的概念基础、不同的发展道路使得DCS和PLC有着各自不同的技术特点，而技术的发展也不是封闭的，相互学习相互渗透也始终贯穿在发展过程之中。
2．1 控制处理能力
　　我们知道，一个PLC的控制器，往往能够处理几千个I／0点（最多可达8000多个I／O）。而DCS的控制器，一般只能处理几百个I／0点（不超过500个I／O）。难道是DCS开发人员技术水平太差了吗?恐怕不是。从集散体系的要求来说，不允许有控制集中的情况出现，太多点数的控制器在实际应用中是毫无用处的，DCS开发人员根本就没有开发带很多I／0点数控制器的需要驱动，他们的主要精力在于提供体系的可靠性和灵活性。而PLC不一样，作为一个独立的柔性控制装置，带点能力越强当然也就代表其技术水平越高了，至于整个控制体系的应用水平呢，这主要是工程商和用户的事情，而不是PLC制造商的核心目标。
　　控制处理能力的另一个指标，运算速度，在人们印象当中PLC也比DCS要快很多。从某一个角度来看，情况也的确如此，PLC执行逻辑运算的效率很高，执行1K逻辑程序不到1毫秒，其控制周期（以DI输入直接送DO输出为例）可以控制在50ms以内；而DCS在处理逻辑运算和模拟运算时采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以上。我们用PID算法来比较时，可以发现PLC执行一个PID运算在几个毫秒，而NET—WORK6000+DCS的T2550控制器解算一个PID也需要1个毫秒，这说明PLC和DCS和实际运算能力是相当的，某些型号的DCS控制器甚至更强。而控制周期上的差异主要与控制器的调度设计有关。大型PLC往往使用副CPU来完成模拟量的运算，主CPU高速地完成开关量运算，所以即使模拟运算速度一般，在开关量控制方面的速度表现还是非常优秀的。而DCS以同样的速度来处理开关量和模拟量运算，控制周期的指标确实不理想。新型的DCS控制器学习了大型PLC的设计，在控制周期方面的表现获得了大幅度的提高。以NET—WORK6000+DCS的T2550控制器为例。控制器可以设置四个不同优先级的任务，最小运算周期可以设为10ms，配合高速I／O卡件，控制周期能够达到l 5～20ms。而模拟量运算设置在其它周期较长的任务中。
2.2 数据通讯交换
　　在造纸生产线、制糖生产线的控制系统中存在大量的数据通讯与交换，数据通讯交换主要是指控制系统网络及其数据交换形式。在这个方面DCS有着先天的优势。集散系统的“分散”主要体现在独立的控制器上，“集中”主要体现在具有完整数据的人机交互装置上，而将分散和集中连接成集散系统的正是网络。因此，从DCS发展的早期，网络就成为了DCS生产厂家的核心技术方向，冗余技术、窄带传输技术都是DCS厂家最早研发或应用成功的。PLC主要是按照独立装置来设计的，其“网络”实际上是串行通讯。
　　PLC数据通讯交换的问题，主要源于PLC长期以来做为一个独立装置在发展。没有系统概念；而且主要应用在小型控制系统中，问题暴露得并不明显，所以发展较慢。目前也有一些大型PLC在这个方面有所提高，但是要达到DCS的水平还需要一个相当长的过程。
2．3 组态维护功能
　　组态维护功能包括逻辑组态、下载修改、运行调试、远程诊断等。
　　早期，PLC以梯形图为主，DCS以模块功能图为主。经过多年的发展，国际电工委员会通过IEC1131—3标准规定了五种编程语言，目前主流的DCS和PLC都表示符合这个标准，支持其中的几种或全部编程语言。从开发效率和程序可读性来考虑，模块功能图和顺序功能图越来越成为主要的编程方式，梯形逻辑和结构化文本成为了自定义模块的开发工具。大型PLC在组态方式上越来越像DCS，差距在逐渐缩小，而小型PLC仍然以梯形图为主。
　　DCS经过多年的发展，积累了大量的高级算法模块。例如NETWORK6000+具有的设备级模块，在一个模块中集中完成了面向设备的基本控制和故障报警功能，在网络通讯中也已此模块为单位进行传递，大大提高了软件开发的效率。一个设备级模块相当于0．5K的梯形图逻辑量，PLC要完成同样的功能，就要烦琐得多了。
　　在下载修改、运行调试、远程诊断方面，PLC缺乏解决方案。而DCS从一设计之初就是从系统需要的角度出发的，有着多年积累的完善的解决方案。以NETWORK6000+DCS为例，系统既可以在线修改控制策略，也可以在线下载控制策略，修改和下载过程中，对系统的正常运行没有影响。NET—WORK6000+DCS有完善的虚拟DCS功能，不但可以用于组态逻辑的验证，而且能够构建成完整的虚拟DCS与模型相连，完成系统的仿真调试。NETWORK6000+DCS具有完善的安全措施，提供基于广域网的远程调试方案。
2．4 硬件封装结构  
　　PLC一般为大底版式机架，封闭式I／0模件，封闭式结构有利与提高I／O模件的可靠性，抗射频、抗静电、抗损伤。PLC模件的I／O点数有8点、16点、32点。
　　DCS大部分为19英寸标准机箱加插件式I／O模件，I／O模件为裸露式结构。每个模件的I／O点数有8点和16点，很少使用32点模件。
　　DCS的这种结构源于其使用领域主要在大型控制对象，19英寸标准机箱便于密集布置，较少的I／O点数则是由于对分散度的要求。PLC的大底版式机架，封闭式模件结构在管理和配置上更加灵活，单个设备的可靠性更高。因此，不少DCS也吸收了PLC在结构上的优点，采用了和PLC相似的封装结构，如I／A采用金属外壳，NETWORK一6000+采用导电塑料外壳。
2．5 人机交互装置
　　在早期，DCS作为一个系统，其人机交互装置是DCS厂家提供的专用装置。而PLC厂家一般不提供人机交互装置，往往由工程商自主采用通用的监控软件来完成（如ifix、intouch、组态王）。DCS集成的人机交互装置往往有着功能较专业、稳定性较好的特点，但是其价格也很高。随着PLC技术的快速发展，一些通用监控软件发展很快，功能和性能逐渐超过了DCS厂家提供的专用装置。因此不少DCS厂家逐步放弃了专用的人机交互装置，转而和PLC一样也使用了通用的监控软件。DCS厂家使用通用监控软件并不是简单地拼装，而是在通用监控软件的基础上，通过合作开发，将自已多年积累的网络通讯技术、系统自诊断技术以专用软件包的形式保留和继承下来了。例如，NETWORK一6000+早期曾经使用过基于专用操作系统的T1 000人机交互系统，而目前主要使用基于FIX／IFIX或INTOUCH的T3500人机交互系统。其中的LINPOLL网络通讯包是由欧陆公司开发集成的。
3 DCS和PLC的市场情况和发展方向
　　分析一下主厂房DCS和辅助车间控制系统的市场竞争情况，我们会发现一个有趣的现象。主厂房DCS的竞争往往在不同品牌的供应商或代理商之间展开，竞争激烈，DCS的价格不断下调。而辅助车间控制系统的竞争往往在同一品牌PLC的各个工程商之间进行，门槛较低，竞争更加激烈，但是PLC的价格下调幅度却并不如DCS明显。主要原因是DCS的生产商直接参与竞争，在巨大的市场压力下，不断下调设备制造费用和工程实施费用。而PLC的生产商不直接参与竞争，各个工程商只能下调自身有限的工程费用，空间有限。从现在情况看来，DCS与高档PLC的价格差距已不明显，辅助车间仍然较多地采用PLC，是市场的惯性使然。
　　随着对环境保护和劳动保护要求的不断提高，对辅助车间控制的要求也不断提高，在这个大环境下，DCS系统进入辅助车间控制已成为趋势。NETWORK6000+DCS因其综合的技术经济优势，已经并将继续在辅助车间控制方面发挥越来越大的作用。在辅助车间应用广泛的PLC也并不会就此退出轻工自动化的历史舞台，前所未有的竞争压力，将会促使PLC厂商在技术上向DCS标准靠拢，在价格上作出更大的努力。市场竞争的结果，将使用户获得更大的利益。
4 结论
　　DCS和PLC作为计算机技术和控制技术结合的产物，为火电厂热工自动化水平的提高都作出了各自的贡献。由于两者在应用上有较大的相通性，在不同的时期，其各自的技术或价格优势，都会直接影响到其市场地位。而市场的反应也会或快或慢地反映到各自的技术发展和价格调整上。从总的趋势来看，DCS和PLC在技术上的融合和促进将会是竞争的主流，而在性价比方面，你来我往地不断攀升，也将是发展的主旋律。
参考文献
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[2]柴瑞娟，陈海霞 西门子PLC编程技术及工程应用【M】．北京：机械工业出版社．2006．
[3]廖常初．FX 系列PLC编程及应用【M】．北京：机械工业出版社，2006．
[4]王常力．罗安．分布式控制系统设计与应用实例【M】 北京：电子工业出版社．2005．
【5】邬宽明．现场总线技术应用选编【M】．北京：航空航天大学出版社，2004

DCS控制系统在α一石膏粉液相法生产中的应用

摘要：主要介绍在德国BSH公司引进的α一石膏粉液相法生产线上，国内先进的DCS控制技术的应用。阐述DCS控制系统的构成和功能、硬件设计、软件设计以及控制方法。通过生产实际应用，DCS控制系统完全满足生产的需要并且达到了精确控制，从而提高了生产水平和产品质量。
关键词：DCS控制系统，α一石膏粉，生产应用，控制精确，提高产品质量
Application of DCS Control System in α Plaster Production

Abstrac:This paper introduces the advanced DCS control technology in China，which used in eplaster production line importedfrOm BSH company of Germany．It expatiates the structure and function of DCS control system。hardware design．softwaredesign and control method．
Keywords：DCS control system，α plaster，production application，precise control，improving the product quality
　　近年来，山东金信新型建材有限公司引进了德国BSH公司先进的α一石膏液相法生产工艺设备，与之配套的国内生产设备也采用了先进的DCS控制技术，从而提高了自动化生产水平和产品的质量。本文介绍该项目中的DCS设计与应用。
1 DCS硬件构成和功能
1．1生产工艺流程



1.2 DCS系统硬件设计
　　该项目选用ABB Industrial IT Freelance控制系统。该系统是面向工厂自动化的新一代开放式DCS系统，全面支持现场总线技术，系统采用全局数据库技术，实现全局一体化编程。
1.2.1 硬件配置
　　三个操作员站（OS），其中一个操作员站兼工程师站（ES），配置1套ABB AC 800F控制站以及3个远程I／O站：①1号I／O控制站：破碎、预粉磨；②2号I／O控制站：α细磨、输送；③3号I／O控制站：α混合、输送。
1.2.2 网络通讯
　　根据系统要求通信结构设计为2层：
　　第一层为现场控制层，实现控制器与I／O模件及智能仪表的通信，用Profibus现场总线通讯协议，传输介质采用标准Profibus—DP双绞线。
　　第二层为中央监控层，实现各控制器之间及与操作员站、工程师站的通信，系统通信采用TCP／IP协议以太网，传输介质为以太网双绞线，通信速率为1OMB。
1.2.3 操作员站概述
　　1）作员站硬件选用适用工业现场的PC机。
　　2）该系统设置2台操作员站，操作员站安装DigiVis 6．1软件，操作界面及菜单为中文。
　　3）操作员站软件运行在Windows 2000操作系统上。
　　4）操作员站使用以太网与过程站及其它设备进行通信，由于系统数据库为全局，所以操作员站之间数据及画面完全可以共享，互为冗余备份。
　　5）显示功能：系统诊测显示、趋势显示，实时操作记录及打印。
　　6）操作功能：操作方式为鼠标操作，同时也支持键盘快捷键操作方式。
　　7）由于系统采用全局数据库方式，操作员站的所有标签数据直接与过程站进行存取，所以数据更新速率较快，所有软手操也可以快速被过程站响应。
1．2．4 工程师站概述
　　该系统设置一台工程师站（兼做操作员站），安装DigiTool6．1版本软件，运行在Windows 2000系统上。
　　工程师站使用以太网与过程站进行通信，可以实现硬件编辑、现场过程站编程、操作员站组态、一体化编程及调试。DigiTool软件支持现场总线设备的数据读取与编程功能。
　　编程语言与图形化编程语言标准IEC1131—3完全兼容，根据实际控制要求可任意选用FBD、LD、IL、SFC等方式。系统具备大量标准功能块及功能子程序，编程结构采用项目树结构，系统采用全局数据库，系统内的变量实现共享，系统具备选择部分、修改部分、全部下装功能。
　　通过软件可以离线编程，在线修改参数，被修改的参数具备自动备份功能可以恢复。
2 软件设计
　　整个DCS控制组态在DigiTool V6．1版软件上进行。具体编程步骤简述如下：
　　1）项目树建立。规划系统资源，如指定过程站名称：①1号l／O控制站，破碎、预粉磨；② 2号I／O 控制站，仅细磨、输送；③3号I／O控制站，α混合、输送。
　　2）硬件设备编辑。按照硬件实际配置在组态软件中完成硬件安装、参数设置、通道定义，各过程站和操作员站的IP地址设定等。3）程序组态。在各自分布的过程站级资源底下进行，首先将各过程站内控制的项目进行分类，分为不同子任务，根据任务特点将监控和调节任务采用FBD图方式进行编程，连锁控制采用LD图形式进行编程。
　　4）操作员站组态。填写参数完成系统预定义显示的组态，然后进行用户流程图组态，采用导人位图文件的方法直接生成静态图形，在此基础上直接做各位号的动态。
　　5）系统调试。系统程序支持在线参数整定和修改，由于系统数据库为全局，支持系统全范围的一体化调试。
3 控制方法
　　在编程方面，采用了直观的LD梯形图，把各个设备的启动停止采用了连锁控制，在料仓的前端设备为一个组，启动顺序1→2→3→4，停止顺序为4→3→2→1，把各设备的故障信号串联其中，如当2设备有故障时，设备2、1会即时停止。在模拟量采集方面，通过数字转换，适当的在界面上进行显示，并采用逻辑运算（例如PID运算、数字加减等），参与控制。变频器的给定，采用给定频率的方法，经过模块转换成4～20mA或0～DC 5V的标准信号，输入到变频器，把变频器的反馈信号，经过转换传回DCS，经数字换算，进行界面显示等应用。
4 生产应用
　　在实际应用中DCS控制系统对生产各个流程做到精确控制。原材料经过人工筛选后，经过一、二级鄂式破碎机破碎，进入到两个块料仓储存，料仓配有高低料位显示，上有电动挡板阀根据料位的高低进行分料储存，一个仓满，料自动进入到另外一个块料仓。块料仓下各有一台皮带计量称，由配套的控制器调节中控给定的流量，并把徇时流量传回中控，累计并显示。粉磨设备电机功率较大，安装智能转换模块，把互感器检测的0-5A交流信号转换成4～20mA直流信号，提供给DCS系统，在画面上显示，当电流超过额定电流的120％时，到1min停机保护。
　　选粉机转子采用变频器控制，由中控设定运行频率，并反馈4～20mA的直流信号显示，粉储存料仓有高低料位，仓上设备有两个电磁阀控制的气动阀进行料的分配，一个仓满，自动转到另一个料仓。
　　α湿法反映车间是德国BSH公司提供的西门子S7—400控制系统，车间喂料时提供给DCS开停数字量信号，来启动停止喂料设备，粉仓下的变频器及时调节下料速度控制下料量，并显示反馈值。
　　α基料储存分到三个料仓，料仓采用了德国VEGA公司的缆式雷达料位仪，提供4～20mA信号表示料位的百分比，并通过DCS的模拟量输出模块提供4-20mA信号给S7—400控制系统显示，根据料位选择料仓，提供每个料仓上气动阀的开停。基料可以包装的同时，并可以输送到细磨设备进行细磨，喂料仓下的螺旋喂料称由控制器控制流量，由中控给定喂料量并反馈，进行显示和累计，磨机采用电流测量同粉磨设备，显示电流，并控制过载，中控人员根据电流变化来给定喂料量的大小。
　　选粉也是采用变频器控制，给定频率并反馈信号。
　　细磨储存分三个料仓，根据不同的细度，进行来选择哪个料仓，仓下有变频器控制下料速度到混合机，混合机上面有称重计量，根据配方的要求，同时添加不同的物料，调整混合时间进行混合，混合完成进入到成品仓进行计量包装。
　　从技术指标和仪一型石膏显微照片的比较可以看出：采用先进的DCS控制技术液相法生产制得α一型石膏晶体结晶特别完善，纯度特别高，使其机械性能大大提高，其干燥转化完全、规则，因而所得产品强度高、硬度大，膨胀系数小。
5 结束语
　　1）DCS控制系统，对 一石膏粉液相法生产线的各个生产流程做到精确控制。
　　2）采用DCS控制液相法生产的α-型高强度石膏，其发育而成的石膏晶体完善，纯度高，其机械性能大大提高，干抗压强度在50MPa以上，制品具有强度高、硬度大、耐磨性好等优点。
　　3）DCS控制技术对国内石膏粉体生产在提高产品质量、装备改造升级方面具有推广意义。同时适用于其他非金属矿粉体生产线的应用。
参考文献
[1]邵卫宏．DCS控制系统在工业炉窑上的应用[J]工业炉，2008（1）
[2]胡兴利．DCS系统在预焙阳极余热发电过程中的应用[J]．金属世界，2007（6）
[3]邓防 DCS在多台电炉控制中的开发和应用[J]．工业加热，2005（5）
[4]范健．DCS控制系统在煤头大化肥装置的应用[J]化工设计，2008（1）

ABB DCS600直流传动装置在提升机上的应用

摘 要：采用ABB公司两套DCS600直流传动装置扩容构成12脉波直流调速系统改造主井提升机，使提升机传动系统运行更加稳定，调速精度更高。
关键词：提升机；直流传动；DCS600；效果
Application of ABB DCS600 DC Drive Equipment on the Hoist


SU Zheng—fei

（Xlnji No．2 Coal Mine of State—own Xinji Energy Co．Ltd，Huainan 232172，China）
Abstract：Transformed main well hoist by adopting two sets of DCS600 DC drive equipment of ABB Company，improving its capacity to form 1 2一pulse DC speed adjusting system，to make the hoist drive system more sta—ble，to make the precision of speed adjusting higher．
Key words：hoist；DC drive equ ipment；DCS600；effect
1 存在问题
　　主井提升机采用2 250 kW直流电机传动，整流变压器采用Y／△X方式给调速装置供电，二次电压相位相差30°，2套4象限可逆直流调速装置并联运行构成l2脉波直流调速系统。直流调速装置使用ABB公司PAD800系列直流调速装置，该调速装置存在故障率高、稳定性差、调速精度不高、系统扰动大、系统超调量大等问题。而且PAD800直流传动装置是ABB公司多年以前的淘汰产品，备件无法购买，一旦调速装置的主板或者软件单元等部件损坏，将面临矿井停产等后果。
2 改造方案
2．1 系统构成
　　调速装置使用2套DCS600 150A小容量直流调速装置，对其动力单元进行扩容至3355 A。使用ABB公司APC控制器与DCS600直流调速装置通讯、APC再与提升系统主控制器MASTER PIECE200／1可编程序控制器通讯方式，构成FieldBus现场总线通讯网络。该调速装置具有电流和速度自适应控制、速度、电流PID闭环控制、加减速动态补偿控制、FIELDBUS通讯功能。具备短路、过载、过电压、失磁、缺相、过速、测速反馈丢失、触发脉冲丢失、堵转保护、风机保护、快熔保护、压敏电阻保护、防串扰保护、阻容吸收保护、电流断续点过大保护等。
2．2 系统的控制方式
　　直流调速系统采用满磁场最大力矩电枢换相控制方式。最大力矩控制方式控制张力精度高、能很好的发挥电机的能力，这种控制方式比恒功率比例控制方式有很多优点，也是现代提升机直流传动控制普遍采用的控制方式。直流调速装置可6脉动运行、12脉动运行。单柜6脉波运行时，直流调速装置使用速度控制系统。当直流调速系统并联12脉波运行时，调速装置分主调速装置和从调速装置。主调速装置工作于速度调节系统方式，即使用速度闭环、力矩闭环、电枢电流闭环方式。从调速装置使用力矩调节系统，即力矩闭环、电枢电流闭环。主调速装置速度环的输出作为从调速装置力矩环的输入信号。也可以使主调速装置工作在速度调节系统，从调速装置工作在电流调节系统，即主调速装置力矩环的输出作为从调速装置电流环的输入。根据提升机电机的参数：Pe=2250kW，Ne=50.13，滚筒直径D=4 m，传动比,I=1，传动效率为1，可计算出主要的传动参数：
提升机的速度为

V=PIDn／60I=3．14159×4×50．13／60×1=10．5 m／s
提升机的张力为

T=2iηMe／D =2×1×1（975×2250÷50．13）／4=21．88 t

2．3 速度给定方式
　　速度给定方式有两种，一种方式是通过现场总线通讯接口FieldBus Adapter接收MASTER PIECE200／1控制器的通讯控制字作为速度环的速度给定。另一种方式是+／一10 V的电压信号通过模拟输入接口传输到速度环作为速度给定。
2．4 速度反馈方式
　　速度反馈使用2048L／r AB相脉冲编码器。速度反馈精度较高。也可以使用模拟测速发电机，但反馈准确度不高，容易使系统运行不稳定，造成系统振荡。速度环的反馈方式除可以选择脉冲编码器反馈、模拟测速机反馈，还可以使用直流端电压反馈折算成速度反馈，但电压反馈相对速度调节系统来说，是开环的速度环，因为电枢电压只能反映出直流端电压，而不能反映真正的速度。
2．5 速度环
　　具有RAMP斜坡功能，可以设定斜坡加速时间、斜坡减速时间（现加减速时间设定为16s）、紧停斜坡减速时间、软化电机特性的斜坡可变的斜率等等。斜坡功能的使用使调速系统加减速更加平滑。从斜坡发生器的输出与速度反馈相减，差值作为速度环内PID控制器的输入信号，由PID根据设定的比例常数P、积分时间常数I、积分增益IGAIN等参数自动消除差值，满足速度给定的要求。
2．6 电流环
　　电流环具有PID闭环调整功能，PID控制器可以根据实际应用场合使用IP或者PI功能，即可以使用先比例后积分和先积分后比例的功能，这是一般的调速装置所不具备的功能，很多直流调速装置都使用先比例后积分的方式。电流环具备自适应功能，根据不同的传动系统，调速系统可以自动对其电流环的参数进行自整定。
2．7 传动装置的输入输出逻辑
　　传动装置的I／O逻辑包括传动合闸、启动、停止、紧停、风机确认、快熔正常、看门狗通讯保护、散热器保护、传动正常、处于零速等等逻辑控制。可以通过两种方式来控制，一种是可以通过FIELDBUS通讯方式，由MASTER PIECE200／1控制器给调速装置发通讯控制字，主控制器接收调速装置的状态字，实现主控制系统对调速装置的控制和监视。另一种方式是采用模拟量信号和直接的继电器开关量逻辑电信号，通过硬接线接人调速装置的开关量I／O板和模拟量I／O板，完成控制和监视功能。
2．8 人机接口
　　使用DCS600专用的人机面板CDP312和DRIVEWindows都可以对调速装置的参数进行设置和故障诊断。
2．9 动力单元
　　原先的可控硅、散热器动力单元继续使用，换相保护和交流侧阻容吸收、电流互感器等部件继续使用。
3 使用效果
　　采用ABB公司先进的直流传动控制系统改造现有设备，在资金投入较少的情况下，实现对旧设备的更新升级。从而达到提升机安全、高效的运行。改造后直流调速系统满足提升系统设计要求。改造至今，运行一切正常。从提升机运行的速度图和力矩图上可以明显看出提升机调速系统运行稳定，系统超调量很小。由于系统的结构简化使维护人员容易掌握，系统运行可靠、故障率低所带来的安全效果和经济效益明显。

6O万吨盐硝联产扩建工程DCS控制系统的应用

摘 要：江苏省井神盐业股份有限公司60万吨盐硝联产扩建工程生产自动化采用DCS控制系统，分别对盐硝工艺生产过程、卤水净化工艺生产过程实现DCS控制，所有工艺参数检测、设备运行、停止、事故、联锁、监视、控制都由操作工在中央控制室完成，真正实现了盐硝生产自动控制。
关键词：盐硝联产； 卤水净化；DCS系统
Application of DCS in the Expansion Project of 6OO，000 tpa Coproduction of Salt and Glauber s salt


He Haichuan，Zhang Wenguang

（Jiangsu Pmvincial Jingshen Salt C0．，Ltd．Huaian，JiaIlgsu 2232Oo）
Abstract：DCS is adopted in automatic operation of the expansion project of 600，000 tpa coproduction ofsalt and glauber s salt in Jiangsu Pmvincial Jingshen Salt Co．，Ltd． DCS controls the salt and glauber s saltpmducti0n pmcess and brine purification pmcess． All the monitor and contol of pmcess parameters， equipment mnning and shotdown， accidents， inter1ock are accomlished in the centml control mom by operators．Fully automatic control 0f the producti0n of salt and glauber‘s salt is realized．
Key Words：Coproduction of salt and glauber s salt；brine purification；DCS
1 60万吨盐硝联产扩建工程DCS控制方案
1．1 概述：6O万吨盐硝联产扩建工程DCS控制系统。采用浙大中控WebField JX一300XP控制系统。工艺过程如下：
1．2 盐硝联产： 由来自卤水净化后的精卤经冷凝水、二次蒸汽预热，送人Ⅲ效制盐蒸发罐蒸发，Ⅲ效蒸发罐平流排盐进盐浆桶，由稠厚器增稠．经离心机脱水、内热式干燥床干燥，干盐去仓储车间包装。Ⅲ效制盐母液排入母液回收系统制盐罐，经母液回收系统制盐蒸发罐蒸发．盐浆汇人盐浆系统．母液回收系统制盐蒸发罐富集的含硝母液（带有部分循环液）经闪发罐和提硝罐的二次蒸汽预热，进人提硝蒸发罐蒸发析硝，硝浆排人硝浆桶，由稠厚器增稠，经离心机脱水、干燥床干燥，干硝去成品库包装。提硝母液经闪发罐闪发后，循环至母液回收系统制盐罐。
1．3 卤水净化：烧碱一纯碱法：矿山来原卤泵入反应沉清罐，加纯碱液与烧碱液，通压缩空气进行搅拌反应后，再加助沉剂液进行搅拌、澄清，上层清液经过滤及盐酸中和后泵人精卤罐储存；烧碱一CO2法：矿山来原卤泵人反应沉清罐，加入烧碱液进行第一步反应．再通烟道气进行第二步反应后，再加助沉剂液进行搅拌、澄清，上层清液经过滤及盐酸中和后泵入精卤罐储存。
2 6O万吨盐销联产扩建工程DCS控制系统构成
2．1 概述。WebField JX一300XP是中控基于web技术推出的网络化控制系统。JX一300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术成果．充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能适应更广泛更复杂的应用要求。同时，作为一套全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统，JX一300XP具备卓越的开放型，能轻松实现与多种现场总线标准和各种异构系统的综合集成。60万／吨盐硝联扩建工程DCS控制系统构成：盐硝控制站、卤水净化远程控制站、电机控制站。
2．2 配置方案：整个DCS系统由六台操作员站、两台工程师站、一个网关站、三个控制站、6个扩展柜组成，六台操作员站分别完成对各个界区的监控．工程师站负责整个系统的软件维护，网关站负责将数据送到公司管理网上。
2.3 控制站功能。SUPC0N JX一300X DCS控制站能完成I／0处理、数据采集、模拟量控制和顺序控制。包括温度、压力、流量、液位的检测、监视、P1D调节和各种复杂调节。各种阀门的开关，各种泵的启停等顺序控制，各种设备运行状态的监视及联锁保护等。
　　同时，控制站还可完成一些更复杂、更特殊的控制功能。提供的SCX高级语言、功能块图（FBD）、梯形图（LD）、顺控图（SFC）能实现各种复杂的先进控制策略。
3 系统特点
　　（1）技术成熟，性能稳定。
　　（2）高速、可靠、开放的通信控制网络SCnet II。
　　（3）分散、独立、功能强大的控制站。
　　（4）全智能化设计。
　　（5）任意冗余配置。
　　（6）I／O卡件贴片化设计、I／O端子可插拔设计。
　　（7）简单、易用的组态手段和工具。
　　（8）丰富、实用、友好的实时监控界面。
　　（9）事件记录功能。
　　（1O）多功能的协议转换接口。
　　（11）方便实现与异构系统的集成。
　　（12）产品多元化、网络化。
4 系统结构
　　WebField JX一300XP系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。
4．1 工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。
4．2 操作员站是由工业PC机、显示器（CRT或LCD）、键盘、鼠标、打印机等组成，是操作人员完成过程监控管理任务的环境。
4．3 控制站是系统中的I／0处理单元，完成整个工业过程的现场数据采集及控制。
4．4 过程控制网络实现工程师站、操作员站、控制站的连接，完成信息、控制命令等传输，双重化冗余设计，使得信息传输安全、高速。




5 网络结构
　　WebField JX一300XP系统采用三层网络结构：第一层网络是信息管理网Ethemet采用以太网络，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全钢铁公司综合管理的信息通道。
　　第二层网络是过程控制网SCnetII连接了系统的控制站、操作员站、工程师站、通信接口单元等，是传送过程控制实时信息的通道。
　　第三层网络是控制站内部I／O控制总线，称为SBUS控制站内部I／0控制总线。主控制卡、数据转发卡、I／O卡件都是通过SBUS进行信息交换的。
　　SBUS总线分为两层：双重化总线SBUS—S2和SBUS—S1网络。主控制卡通过它们来管理分散于各个机笼内的I／O卡件。
6 系统规模
　　WebField JX一300XP最大系统配置为：15个冗余的控制站和32个操作员站或工程师站，系统容量最大可达到l5360点。
　　WebField JX一300XP系统每个控制站最多可挂接8个IO机笼。每个机笼最多可配置20块卡件，即除了最多配置一对互为冗余的主控制卡和数据转发卡之外，还可最多配置l6块各类I／O卡件。在每一机笼内．I／O卡件均可按冗余或不冗余方式任意进行配置
7 主控制卡
　　主控制卡是控制站的软硬件核心，负责协调控制站内的所有软硬件关系和各项控制任务．如完成控制站中的I／O信号处理、控制运算、上下网络通信控制处理、冗余诊断等功能。
　　JX一300XP系统的主控制卡采用双CPU结构．包括主CPU（Master）和从CPU（Slave），主控制卡JX一300XP的主控制卡支持冗余或非冗余配置，冗余方式为l：l热备用。
　　JX一300XP系统主控制卡的控制回路可达128个，最大可带l28块I／O卡，通过SBUS实现就地或远程I／0功能。
　　主控制卡内置后备锂电池，用于保护主控制卡断电情况下卡件内SRAM 的数据（包括系统配置、控制参数、运行状态等），提高系统安全性和可维护性。在系统断电的情况下， SRAM数据可以保存3个月。
8 系统软件
　　JX一300xP系统的软件采用中控自主开发的Advantrol Pro软件包。Advantrol Pro在浙大中控的WebField JX一30OX、ECS—100等系统上已经得到了广泛的应用，在继承原版本软件功能丰富、界面友好、使用简单特点的基础上，针对JX一3O0XP系统的特点，中控对原版本的Advantol Pro软件包进行了多项改进与升级， 形成了更为丰富使用的AdvanTro1一Pro（For JX一300XP）软件包。
　　软件包构成：AdvanTml实时监控软件；SCKey系统组态软件；SCLang C语言组态软件（简称SCX语言）：SCContml图形化组态软件；SCDraw 流程图制作软件；SCFo瑚报表制作软件；SCSOE SOE事故分析软件；SCC0nnect OPC Senrer软件；SCViewer离线察看器软件；SCDiagnose网络检查软件；SCsignal信号调校软件。
9 DCS系统配置
9．1系统硬件选型。系统选用的是目前国际上先进而通用的、符合IEC297．3标准的VEM机箱。在I／0模板与机箱母板的连接上．选用了国际通用的符合IEC6O3—2／DIN41612标准的欧式连接器，具有外型美观、工艺先进、连接可靠、插拔力小等特点，其基本失效率为7．5×l0一l0／h。I／0端子板与机箱母板I／0总线的连接和电源连接器也同样选用了C一64欧式插座，从而使整个互连系统的可靠性得到保证。
9．2 系统操作站。监控操作站具有独立的CPU，监控操作站可互为热备冗余，一台处理器或电源故障．系统将自动切换到冗余的处理器，操作站之间具有内部切换的能力。操作员站可兼作工程师站。磁盘驱动系统主要用于系统下装和组态数据的备份．系统具有格式化磁盘的能力。
9．3 工程师站。工程师站主要完成系统组态、监控事故分析等功能，工程师站的配置与监控操作站相同。工程师站可以单独设立，也可以与监控操作站并用。
9．4 服务器。运行在32位Windows网络平台上．可挂接局域网或广域网，并和过程控制网、工厂数据库等连接，为系统操作站、工程师站及现场控制站提供数据存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供数据。
9．5 人机界面软件。报警事件管理软件及历史数据分析软件均是基于0PC的客户程序，可作为任何支持OPC2．0以上标准的OPC服务器的客户程序。基于0PC的开放控制技术。具有灵活的互可操作性。通过OPC服务器提供的客户接口和自动化接口。
1O 监控中心的监视、管理功能
10．1 画面功能。画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口。显示总工艺画面、PID控制图、在流程图上相应处显示动态数据，显示系统各设备，装置，区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态，测量值，设定值，控制方式（手动／自动状态），高低报警等信息。
10．2 历史数据。历史数据基于OPC标准存贮的，服务器完成历史数据采集、存贮，并响应客户程序的请求。历史数据采集可采用周期记录方式和事件触发记录方式。根据要求设定采样周期和历史数据保存时间，定义不同的记录触发事件。历史数据按标准方式为客户程序提供查询和读取历史数据的服务。
10．3 历史趋势。趋势曲线或数据列表方式显示历史数据，可用预定义的分组显示，也可在运行时对分组进行修改显示。趋势曲线可显示在一屏上显示任意时间段的趋势，也可按比例放大或缩小（包括时间轴和显示量程）。曲线方式或列表方式打印给定时段的历史数据。可将同一参数不同时段的数据在同一趋势图上显示比较。
10．4 统计分析和报表。独立的客户程序，可作为后台任务执行。统计分析提供了对指定参数在给定时段或抽样数据的简单统计结果（如最大值、最小值、平均值、累加等）和数字期望、标准方差、概率分布曲线等功能。可通过预定的电子表格方式将给定时段或抽样数据及其统计结果进行报表打印。报表可按预先定义的条件（如定时或事件）启动。
10．5 安全管理。系统提供了完善的安全管理，每个参数、每幅画面、按钮、热键、报表等对象均可指定为不同的区域（可设置多达256个区域）。对每个用户规定了他的安全许可区域及在该区域上可执行的操作。每个用户在操作前必须登录．登录成功后才能在其安全许可区域内执行权限内的操作。
10．6 报警。报警系统由报警事件服务器和报警事件信息管理软件两部分构成．由报警事件服务器对系统进行监视，一旦出现给定的报警或其他事件，便将该报警事件信息通知报警事件信息管理器进行记录，并触发相应的响应。
11 小 结
　　目前该系统运行达到了设计要求，整个系统设计年产盐销为60万吨／年，现在设备投入运行正常．DCS控制系统为实现盐硝联产达产增效的目标奠定了充足的数据参考依据，同时提供了有效的控制手段，实践证明该系统为提高劳动生产力，提高经济效益，为我公司实现”国际先进，国内一流”的目标做出了重要贡献。

200MW机组烟气脱硫DCS控制系统应用

摘 要：介绍了200MW机组石灰石一石膏湿法烟气脱硫工程的工艺流程， 重点阐述了DCS系统的控制策略及投运以来出现的问题和解决方法。
关键字：脱硫； 湿法；热控系统；FGD
1 工程概况
　　茂名热电厂5号机组（1×200MW）烟气脱硫工程采用石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺，FGD装置由广东省电力设计研究院设计并提供设备，采用湿式强制氧化、石灰石石膏回收工艺。本工程5号机组烟气脱硫装置（FGD）工艺系统主要由石灰石粉储存及浆液制备系统、烟气系统、SO，吸收系统、事故浆液及排放系统、石膏脱水及储存系统、工艺水和冷却水系统、GGH吹扫蒸汽系统、压缩空气系统等组成。其中石灰石粉储存及浆液制备系统、石膏脱水及储存系统、工艺水系统、压缩空气系统按两台机组共用设计。每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉100％ BMCR工况时的烟气量，脱硫效率按大于91％设计。对设计煤种工况作全面性能保证，对校核煤种工况保证脱硫率，FGD装置可用率不小于98％。为确保脱硫系统在运行及事故状态时不影响发电系统本身的运行，每套脱硫系统均设置100％烟气旁路。5号机组设置独立的脱硫增压风机，对5号机组原引风机不作改动。
2 DCS系统的介绍
2．1系统概况
　　茂名热电厂5号机组烟气脱硫工程（FGD）的控制系统采用新华控制工程有限公司生产的XDPS-400分散控制系统，实现对机组的数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）以及事故追忆（SOE）等功能。5、6号机组脱硫系统及公用系统采用一套DCS系统，公用系统应能在DCS所有操作员站上监控并设置操作权限。DCS系统主要包括3个操作员站、冗余控制总线、冗余CPU及I／O模件、1个历史站 1个工程师站、3个打印机、电源1冗余切换装置等。DCS系统的电源由专用的电源柜提供UPS和APS两路电源，在断电的情况下UPS能保证供电。工程师站配置一台彩色激光打印机。在FGD控制室内能实现FGD正常工况下的监视和调整、紧急事故处理和在就地值班人员的协助下实现FGD启停。
　　FGD的控制室没有设置BTG盘和声光报警系统，所有的报警都在CRT上显示，声音报警由CRT发出。
2．2 #5号机组烟气脱硫工程DCS系统组成
　　FGD的主要项目由SCS、DAS、MCS系统构成。
2．2．1 MCS系统
　　FGD的MCS控制系统主要有9套。其中增压风机入口压力调节系统1套、旋流器入口压力调节控制系统3套、石膏浆液回收罐液位调节控制系统2套、石膏厚度自动调节控制系统2套、石灰浆液PH值调节控制系统1套。
a．石灰浆流量调节系统
　　石灰浆流量调节系统碰到的问题是由于吸收塔浆液进行化学反应时有很大的无效腔、很长的迟延时间、很强的非线性，所1以使得PH值成为很难控制的系统，所以一定保证就地仪表测量准确性，尽量实现稳定的控制。
b．旋流器入口压力调节
　　5号机组及公用系统共有两台旋流器，1其人口压力分别由两台石膏排出泵及两台废水旋流器给给料泵控制入口压力，由于这种工艺比较简单，没有其它的变量影响。彼调量，所以入口压力能够很好的被控在设定值上，共波动范围基本上在±1Pa之内。其原理图见下图。



c．石膏浆液回收罐液位自动调节
　　石膏浆液回收罐液位的影响因素有很多，回收罐入口有由废水旋流器、滤液泵、脱水区排水坑、石膏旋流器等多根进水管道，而且进水管的管径并不相同，所以每根进水管对水位的影响并不相同。这个调节回路最难处理的是无法判断回收罐有没有进水，因为石膏旋流器至回收罐的管道没有设计回收罐的入口门。如果回收罐没有进水，那这个调节系统将是无法调节的，而且有可能造成变频泵长期在低转速范围内运行，这是不允许的，所以我们在回路中增回了一条如果测量水位与设定值相差1米，控制系统切回手动运行。
d．石膏厚度自动调节
　　石膏厚度自动调节控制系统也是一个单回路的调节系统，但是由厚度测量仪送给DCS的信号不稳定，有时甚至有几十毫米的波动，所以我们在控制回路中增回了一条滤波逻辑，从而控制很稳定。
e．增压风机入口压力控制系统
　　增压风机控制系统以增压风机的人口压力作为控制变量。在热态调试和168期间，增压风机入口压力没有投入自动，所有的自动参数都没有整定。
f．MCS运行情况
　　投运以来，总的来说5号机组及公用系统经过参数整定后的自动调节系统都能投入自动运行，但是PH值及石膏厚度自动调节控制精度不是很理想，我们相应增加了滤波逻辑从而控制稳定。
2．2．2 SCS系统
　　SCS主要项目有：GGH系统顺控，循环泵系统顺控，除雾器系统顺控，石膏浆排浆泵系统顺控，地坑泵系统顺控，石灰石浆液输送泵系统顺控，事故浆液泵顺控，脱水系统顺控，浆液回泵顺控，滤液泵顺控等，运行过程中顺控出现的问题及解决方法如下：
a.GGH系统顺控
　　#5炉脱硫装置系统投入条件中的#5炉GGH主控变频器和副控变频器的状态信号都消失时， #5炉烟气旁路挡板快开到80％， 炉膛负压波动幅度大，严重影响#5机组的安全运行， 经修改逻辑在#5炉GGH主控变频器和副控变频器的信号后增加一个30秒滞后复位定时器， 从半年的运行情况来看，修改后的组态逻辑成功解决了以上故障，提高了#5炉脱硫装置的稳定性。
b．滤液泵顺控
　　#5、#6炉脱硫装置公共系统滤液泵在运行中发现当滤液泵运行时，还可以发出启动信号贝0导致顺控启动无法执行下去，误报故障信号；同理，当滤液泵停止时，还可以发出停止信号则导致顺控停止重复执行。针对以上缺陷，在滤液泵A、B液位联锁顺控启动和停止的条件中加入该滤液泵的运行状态信号，从而消除了故障，提高了滤液泵的顺控水平，提高了#5、抖6脱硫控制系统得稳定性。
c·石膏浆排浆泵系统顺控
　　#5炉吸收塔石膏浆液排出泵A、B变频器、#5炉吸收塔石膏浆液回收泵A、B变频器在调闸停止运行后输出保持停止时设定值，存在泵再次启动时频率无法直接控制。修改组态，用泵的运行状态信号取反作为复位信号，使泵停止后变频器输出复位为设定的低限值，当泵再次启动后频率从低限值开始增加，便于运行人员控制泵的频率，从而保证了石膏浆液排出泵正常运行。
2．2．3 DAS系统
　　为了保证FGD系统的安全运行，脱硫系统的重要过程参数进入DAS系统进行监视。主要的参数如下：
a．烟气系统：
　　5号锅炉烟气从引风机后的主烟道引出，经增压风机升压进入GGH，经降温后进入5号炉吸收塔。烟气在吸收塔内通过浆液洗涤去除SO2，经除雾器除去烟气中的液滴后，再次进入GGH升温至大于80～C，从GGH出来的烟气接人5、6号炉公用烟道经新烟囱排入大气。主要监视的参数有进出口烟气的SO2和O2烟气温度、烟气流量、压力和脱硫效率等。
b．吸收塔系统：
     密度及流量测量、pH值测量仪、吸收塔液位。
c．出现问题解决方法
     密度计测量管路及PH值测量管路容易堵塞，所以采取改进安装方式，把管路由水平安装改成垂直安装，平时运行加强冲洗。
3 结束语
　　现在国家环保政策越来越严格，火力发电厂实行节能减排是当前最重要的工作。茂名热电厂5号机组（1×20OMW）烟气脱硫工程采用石灰石一石膏湿法烟气脱硫投运以来大大减少了S02的排放量，随着#5、6机组脱硫实现双投以后将为茂名的蓝天工程作出突出贡献。
参考文献
[1]张新生，李长春，李光霞 燃煤电厂烟气脱硫[M]．武汉：中国地质大学出版社．1991．
[2]钟秦．燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例．【M】北京化学工业出版社．2002。
[3]新华控制有限公司XDPS-4O0【z】．2006

山东东华水泥二期5000t／d熟料生产线DCS系统的应用

摘 要：山东东华水泥有限公司二期5000t／d熟料生产线自动控制系统采用了浙大中控的ECSIO0系统，实现对全厂所有设备的工艺操作和连锁控制。文章全面介绍了ECS100系统的组成和功能特点；同时分析介绍了该系统的生产控制实施情况。
关键词：ECS1O0系统；自动控制；DP总线；PID调节
DCS system in 5000t/d clinker production line of Shangdong Donghua Cement Co．，Ltd．

Guo B．jun，Ding Subo，Caofei
（Shangd0ng Donghua Cement Co．，Ltd．，Zhibo，Shandong，255 144）
Abstract：Shandong donghua Cement Co．Ltd．applied SUPCON ECS100 DCS system in their 5 000 t／d clinker production line，tooperate and control all the equipments in the plant． Introduced the ECS100 system and its functions， as well as the application ofproduction contro1．
Key words：ECS1 00 system；automatic control；DP bus；PID control
0 前言
　　东华水泥有限公司是山东淄博矿业集团的下属企业，经过一、二两期工程建设，现拥有两条5000t／d新型干法水泥熟料生产线，其中二期工程于2008年4月投产。在充分调研了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术等目前在水泥行业运用情况的基础上，根据我公司人员技术水平、本厂的实际情况，二期工程我们采用了性价比较高的Web—FiledECS100的国产DCS控制系统。针对我厂的实际要求，系统研发人员研发了一套专门应用于水泥行业的软件功能块。本文就该系统在我厂的实际应用情况作一介绍，并对如何提高系统的性能提出了一些见解和看法。
1 ECS100系统
1．1 ECSIO0系统简介
　　ECS一100控制系统是浙大中控为适应网络技术的发展，特别是Internet、Web技术的发展而推出的基于网络技术的控制系统。该系统覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，具有模拟量信号输入输出、数字量信号输人输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、高速顺序事件记录（SOE）、可编程逻辑控制等特殊功能；它不仅提供了功能块图（SCFBD）、梯形图（SCLD）等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂高级控制算法（如模糊控制）的类c语言编程环境SCX。系统规模变换灵活。可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。
　　该系统集编程，组态．监控，操作、记录、打印、事故报警等多项功能一体的编程系统，配置了Ad—vanTrol—Pro2．6编程组态软件，可以对现场每个控制站进行软件编程、硬件组态、实时监控等，也可以在线、离线调试修改程序而不影响整个系统运行。中控室操作站显示工艺流程、动态参数和设备的运行状态。并对超限情况发出报警。可按时间自动循环显示。设备参数实时趋势画面显示当前一段时间内的动态参数趋势，且可按时间将所有变化曲线自动保存，并可随时查看或打印一个月之内某段时间的设备参数实时趋势曲线供分析研究。模拟仪表显示将主要参数以模拟常规仪表的形式集成在一幅画面上，便于观察和操作：报警总画面将所有实时报警点都集中到一屏进行显示，这样便于分析问题所在，以便排除故障所在。报警历史记录自动记录各参数的报警时间及当时的设备工作状态，该记录只有专职管理人员才能删除，这样便于管理及对操作人员的考核。自动记录设备起停及计算正常运转率，可考核某一段时间或全年设备运转情况；可根据用户要求自动形成各种类型的生产报表。操作人员可以在屏幕上通过鼠标或键盘对设备的启、停进行操作及对有关过程参数进行修改：中央控制室工程师站主要用于对控制系统进行组态、编程、调试和维护，可在线修改程序而不影响整个系统运行；该系统基本采用功能块编程，高效便捷。
1．2 ECS100系统的配置及主要功能
　　（1）现场控制站。根据我公司工艺生产线布置的特点，二期工程分别设置了原料处理、原料粉磨、烧成窑尾、烧成窑头、煤粉制备等五个现场控制站。现场控制站是系统中直接与工业现场进行信息交互的I／O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。现场控制站由主控制卡、数据转发卡、电源箱和I／O卡件组成，远程控制站则由通信模块、数据转发卡、电源箱和I／O卡件组成。我厂采用的是FW243X主控卡和FW233数据转发卡，每个站都有两块主控卡和两块数据转发卡，且都互为冗余，数据实时更新，一旦一卡出现了故障，备用卡将自动进行无扰切换，不会影响到设备的操作，确保生产线的正常运转。
　　（2）工程师站。工程师站是对整个系统进行组态编程，程序修改、维护，内装有相应的组态平台和系统维护工具，并配有专门的软件加密狗。通过系统组态平台生成适合于生产工艺要求的应用系统，具体功能包括：系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等。而使用系统的维护工具软件可实现过程控制网络调试、故障诊断、信号调校等。
　　（3）操作员站。我公司二期工程配有五台操作员站，均装有正版WIN2000 Professional操作系统，各操作员站互为备用，是操作人员完成过程监控管理任务的人机界面，可以方便地实现生产过程信息的集中显示、集中操作和集中管理，同时可以采用OPC方式实现与异构系统（如自动配料系统）的互联。
　　（4）过程控制网络。过程控制网络实现了工程师站、操作员站、控制站的连接，完成信息、控制命令的传输与发送，双重化的冗余设计，使得信息传输安全、高速。过程控制网络分为三层．最上层为信息管理网，采用标准的工业以太网，连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机．用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。中间层为过程控制网，采用了双高速冗余工业以太网SCnetⅡ作为其过程控制网络，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。底层网络为控制站内部网络（名称为SBUS），采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。我公司DCS系统网络结构见图1。



2 生产控制实施
　　简单地说，水泥熟料的生产过程就是将各种原料进行配比混合，研磨，预热分解并烧成熟料。整个生产过程中有以连续量为主的反馈控制．还有以开关量为主的顺序控制、按时序控制及逻辑连锁控制。我厂的烧成系统采用了中材国际南京水泥设计院的低阻高效新型干法窑外分解技术：原料磨主机设备选用了FL·SMIDTH的ATOX50立磨；冷却机选用了FL·SMIDTH的SF篦冷机：窑系统的温度及压力仪表采用PROFIBUSS—PA仪表。FL·SMIDTH的控制柜都配有自己的PLC控制系统，采用的是西门子S7—300，具有开放的DP总线接口，我们通过DP总线通讯技术，将PLC柜上需要在中控集中监控的数据采集到DCS系统上，大大节约了投资成本和日后的维修工作。
2．1 PID调节
　　PID（比例+积分+微分）控制算法或其他简单的控制算法，使工业生产过程的被控变量，如温度、压力、喂料量等，在遭受外来扰动情况下．稳定维持在预先的给定值上。在水泥生产线中自动调节的反馈型PID控制回路约为3O个，而国内现设计和投入的有10个左右。由于水泥生产的工艺工况相对复杂，PID回路投入的数量取决于生产线的自动化水平和工艺的稳定性。根据生产需要，我们在许多工艺关键点应用了PID调节，现在就我公司的两个典型的例子介绍一下PID的调节功能：
　　（1）生料人窑计量控制回路：一期工程我们使用的是自带的PID控制器的喂料秤，价格昂贵，控制却不稳定。二期工程我们采用的是从软件上进行PID调节控制，这样不但减少了设备成本，而且大大提高了控制质量。该控制回路的被控变量是计量秤的喂料量，调节参数是流量阀开度。根据计量秤的喂料量设定自动控制下料阀门的开度大小。从而确保了窑喂料的稳定，保证了熟料的产量和质量。
　　（2）篦冷机篦速控制：自动控制篦板速度对稳定篦板上料层厚度、生产工况及设备安全运行都是必要的。根据理论和经验总结得出的压力、速度、料层厚度之间的关系，设置篦冷机一室篦下压力最佳控制点，计算机自动控制调速柜，调节第一段篦板速度，第二段篦板速度将按一定比率自动跟踪第一段篦板速度。采用这样的控制方案，尽管进人冷却机的熟料量和颗粒组成发生变化，但二段篦速仍然协调一致，篦床上的料层厚度逐渐递减并保持一定的关系，有利于篦床上熟料的输送和冷却。
2．2 PROFIBUSS总线通讯的实际应用
　　ATOX50原料磨共有167个通讯点，其中液压站有55个，减速机有50个，磨辊润滑62个：篦冷机则有85个通讯点。一期工程采用常规的点对点通讯，DCS系统增加了大量的I／O模块，增加了大量的电缆安装，增加了软件编程工作量，但也只能将部分信息传送至DCS系统。二期工程我们改用总线通讯的方式，上述所有参与通讯的点都通过FW239一DP总线卡进入了ECS100控制系统，再采集到中控，并作出相应的流程图画面，将现场设备的各种信息状况及报警信号直观的显示给操作员，有不正常状况时可以及时提醒操作员去处理，有效地防止了由小问题没注意导致产生大的故障停机，影响生产；并且能在出故障时将故障的信息准确显示出来，极大地减少了对故障的分析判断时间，也大大减少了现场I／0卡件的通道和维护成本。
　　我厂预热器塔架上安装了48台PROFIBUS—PA温度及压力仪表，其中温度仪表2l台，采用的是西门子TH400；压力仪表27台，采用的是ABB2600T：PA仪表通过耦合器及链接器与DCS系统FW239一DP模块进行通讯，因配套的西门子耦合器一台最多可带25台总线仪表．一台西门子链接器最多可通讯244个输入字节和244个输出字节，我们现在只用西门子链接器的244个输人字节：通过以上参数可以看到一台链接器可以带48台PA仪表的通讯量并且SyCon软件也可以在一块西门子链接器中组态48块仪表．但是西门子链接器作为FW239一DP模块下带的一个DP从站，在组态软件内一个DP从站只能带6O个SLOT．总共30块仪表使用．因此一台连接器最大只可以带30台PA仪表，所以使用两条PA总线。我厂采用了PA仪表总线后，既节约了安装成本。也大大减少了仪表维护人员的工作量。
3 结语
　　东华水泥二期工程采用的ECS一100DCS系统功能强大，系统稳定性较好．实现了整个生产过程中优化控制和安全操作。该系统有良好的人机界面，开放的接口，维护方便，水泥生产过程专用控制模块可以很好满足水泥生产过程中的各种特殊要求。但与国外的先进系统相比，该系统硬件结构不够紧凑。现场站控制柜数量太多，要求控制室面积较大．编程组态软件也有一些待改进的地方，相信在今后的应用中该系统会更加完善。

文章来源：中国传动网

PLC模块化编程在废烟支回收系统的应用

摘要：介绍废烟支回收系统工作原理及工艺流程，对控制对象处理的工艺流程划分归类．借助类似高级语言面向对象的思想，将系统控制对象抽象提取模块控制属性，对类不同的对象构建同一控制模块，对系统环节中需要实现的不同任务划分不同功能，采取模块化、结构化编程方式，最后给出系统程序方案实现框图．

关键词：控制对象；模块化；FY113

     FY113回收机是在引进ITM公司DEPLPHI400技术基础上，转化设计的国产化设备．该设备能实现卷包设备产生的不合格烟支或跑条烟进行烟丝回收利用，其加工处理能力为40kg/h．考虑到该设备与上下游机连接与配置较为灵活，与FY113配套的喂料机、压纸机、除尘器、拆包机等可能是第三方提供的设备，这对系统在用户处调试提出了较高的要求．为解决此问题，系统程序设计需在原有系统方案上进行改进，采取模块化、结构化处理方式[1] ，以增强设备控制程序功能上的独立性及程序接口的通用性，减少现场代码修改工作量，方便程序调试．

1  烟丝回收系统工作原理及工艺流程分析

     废烟支中烟丝的加工回收按工艺流程可分为5部分[2] ：烟支喂料、排序、剖切、开松、分离输送、除尘部分．喂料部分将废品烟支送入喂料机料斗中，通过陡角提升带将废烟支提升落入排序装置，排序装置将输送过来的杂乱无序的烟支进行纵向排列，以确保烟支顺利进入剖切装置．剖切装置上方的旋转切刀将排序过的烟支纵向打孔剖开．松开装置是将剖切过的烟支进一步疏松，分离输送装置将剖切装置剖开掉落的烟丝直接从剖切轮送到分离输送装置的一级分离振筛上，又将经过开松装置处理的烟丝混合物由二级分离振筛输送到送丝皮带上．此时烟纸和滤嘴则经过二级分离振筛输送，落到烟纸收集箱，烟末及烟灰进入烟末集中箱，烟丝则可以通过下游机送丝带进入烟丝供丝料仓中完成烟丝循环再利用．为减轻设备操作劳动强度，用户可以自行配置专用的物流小车进行烟支的喂料，经回收机处理过的烟纸和滤嘴可以配置压纸机统一回收处理，对包装机引起的废烟也可以配置拆包机进行处理，减少废烟包人工拆散工作量，对回收机除尘部分用户也可以选择集中除尘或独立除尘.

2  西门子STEP7 S7-300/400系统程序组织块特点[3]

     西门子STEP7支持及提供的块有OB（组织块）、FC（功能）、FB（功能块）、DB（数据块）、系统功能及功能块（SFC/SFB）等，用户做的主要工作是根据设备工艺特点把系统控制任务合理地划分不同功能和功能块．用户不需要设计操作系统调用程序、系统循环扫描监控出错等额外程序，但这些系统都能提供接口做到对用户透明，尽量减轻用户编程负担这为系统PLC程序的设计实现模块化、结构化处理提供很大的支持及系统优势．

3  烟丝收回控制系统任务功能及模块划分

     实现以上工艺流程需求，可以把程序处理任务进行以下划分（图1）：




3.1  系统中起执行作用的控制对象

     控制系统中控制对象主要是设备执行元件，通过以上分析不难发现系统控制对象就是指各个工序电机．而每一道工序都有属于自己动作和当前工况状态，即工序对象的行为和属性．在程序处理上把系统中所有工序电机的语句抽象提取出来，归纳控制属性、工位属性、状态属性、故障显示属性等，列出执行元件属性表，把这些属性封装成通用的功能块FB来满足设备上所有所用工序电机的控制要求．详细分析如下：要做成设备通用的功能模块，首先须提取设备上每一道工序相同的控制对象．在烟丝回收系统中根据物料的流动顺序即从一个工序输送到下一个工序，每工序都只有一个控制对象电机．工序电机的控制，是通过程序输出接触器信号来启动电机运转．通常电机最基本控制模式有两种：自动模式和手动模式．在手动调试模式下，工序电机的启动首先必须通过触摸屏进行选取，再由触摸屏上的软件按钮触发，分为手动启动，手动停止、全部停止；而在自动控制模式下，这任务由启动程序来完成．在实际生产现场给出电机状态信号和电机故障信息指示，能极大地减少设备维护的工作量．因此把电机运行状态、电机故障指示也作为建立该功能模块的输出．包括模式选择、模式工位指示、对象功能测试按钮、电机故障显示、电机状态显示．形成输出执行元件属性表1．再针对具体每个工序电机，分配相应的背景数据DB，记录当前特定控制工序电机的相应特征属性，以实现相应功能在STEP7程序中的调用[4] ．




3.2  系统中起工艺工序流程传递的功能划分与组织

     3.2.1启停控制程序

     该设备启动时应按序依次启动，先启动除尘电机→输送带电机→开松装置电机→分离振筛电机→切刀电机→剖切轮电机→排序振筛电机→最后启动喂料部分供料电机；停车时应该先停止喂料部分，最后才能停止分离振筛．程序上这样设计是为了尽量减少对来料的浪费．同样原因，除开有立即停机外，停机程序延时也按工艺固有顺序将废烟支按一定的次序撤出，尽量将分离的烟丝输送出来，工序之间的投入通过程序延时进行传递．如图2所示．




     3.2.2  工艺配方处理程序

     对FY113喂料部分、切刀装置、开松装置工艺配方的管理，程序上采取牌号处理方式．在HMI触摸屏上建立20个牌号管理空间，支持牌号编辑、牌号选择、当前牌号读写等功能．根据模块化编程的特点，同样是采取功能块编程方式来处理，首先程序上开辟20个牌号的数据管理区DB（1～20），定义功能块相关输入参数：牌号读数据区编号、牌号写数据区编号、数据区长度、牌号源信息、牌号目标信息．采取地址指针方式读写所要管理的牌号，这样大大简化程序繁杂度，提高程序的可读性．

     3.2.3  堵塞保护处理程序

     对回收机切刀装置、开松装置高速旋转运动部件进行保护，利用运动部件产生的高频信号进行计数[5] ，低于程序设定值来判定该装置是否堵塞，防止损坏高速旋转的运动部件．

     3.2.4  设备操作管理权限处理程序

     对设备供应商、设备管理员、设备操作员分别分配不同操作使用权限，主要对特殊工艺配方进行管理及系统异常情况下系统参数的保护与恢复．

4  总结

     采用模块化方式进行编程，可以大大减少程序编辑量，缩短程序开发时间，降低编程误操作发生率，在设备功能扩展的时候，也只要针对性地修改相应功能块，而无需大范围的调整程序结构，提高了程序的移植性与重用性，这给控制系统程序的调试与管理带来不少方便，极大地缩短了产品的开发时间．

参考文献:

[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M]．北京：机械电子工业出版社,2005．

[2]荷兰ITM公司．DELPHI400机械、电气设备操作手册[Z].2004.

[3]德国西门子公司．语句表（STL）编程手册[Z].2006．

[4]SIMATIC Programming with STEP7 V5.3 Manual,2006.

[5]德国西门子公司．S7-300-CPU-31XC技术参数[Z].2003．