DCS控制系统在α石膏粉液相法生产中的应用
发布时间：2010-04-10
来源：中国自动化网
类型：
应用案例
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关键字：
DCS控制系统
导读：
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...
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
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