1) 系統(tǒng)控制范圍

原材料入庫(kù)、輸送—水泥粉磨(I、II 線) —水泥出庫(kù)及包裝系統(tǒng)。

·原料儲(chǔ)存及輸送工藝流程：石膏破碎及輸送→礦渣入庫(kù)→石灰石入庫(kù)→熟料輸送入庫(kù)→原料入磨頭倉(cāng)收塵器→原料入磨頭倉(cāng)→熟料入磨頭倉(cāng)→石膏入磨頭倉(cāng)→石灰石入磨頭倉(cāng)→礦渣入磨頭倉(cāng)

· 水泥磨機(jī)工藝流程：

磨稀油站→水泥入庫(kù)→水泥磨→水泥磨控制→磨輥壓機(jī)→物料入水泥磨/ 輥壓機(jī)→粉煤灰入水泥磨

· 水泥出庫(kù)及包裝工藝流程：

庫(kù)頂收塵→水泥庫(kù)頂斜槽風(fēng)機(jī)控制→水泥入庫(kù)

2) 自動(dòng)控制回路

· 粉磨1 中及粉磨1 尾。

· 水泥小倉(cāng)倉(cāng)重控制系統(tǒng)。

· 粉磨1 尾負(fù)壓控制系統(tǒng)。

· 粉煤灰小倉(cāng)固體流量計(jì)控制系統(tǒng)。

3) 順控停機(jī)時(shí)間

為確保設(shè)備安全和空負(fù)荷啟動(dòng)，需對(duì)設(shè)備停機(jī)時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃。

· 原料調(diào)配及輸送。

· 水泥粉磨。

· 石灰石及輔助原料入配料庫(kù)。

· 水泥儲(chǔ)存及輸送。

4) 水泥粉磨控制系統(tǒng)介紹及配置

系統(tǒng)監(jiān)控軟件為西門(mén)子WINCC 5.0，控制系統(tǒng)選用德國(guó)西門(mén)子公司SIMATIC S7-400 控制器及ET200MI/O進(jìn)行信號(hào)的采集與處理。具體配置如下：

· 輔助原料及水泥粉磨二線部分配置一臺(tái)SIMATIC S7-400 控制器，帶12個(gè)ET200M遠(yuǎn)程站對(duì)水泥粉磨二線及原料配料部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制。其中，水泥粉磨二線一臺(tái)輥壓機(jī)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS-DP與SIMATIC S7-400 控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。配置一臺(tái)WinCC 操作站，作為對(duì)原料配料及水泥粉磨部分的組態(tài)編程及操作。

· 水泥粉磨一線及水泥庫(kù)頂部分配置一臺(tái)SIMATIC S7-400 控制站，帶8 個(gè)ET200M 遠(yuǎn)程站對(duì)水泥粉磨一線及水泥儲(chǔ)存(庫(kù)頂)部分所有模擬量和數(shù)字量進(jìn)行控制。其中，水泥粉磨一線一臺(tái)輥壓機(jī)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUSDP與SIMATIC S7-400控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。與二線水泥粉磨部分共用一臺(tái)WinCC 操作站，作為對(duì)水泥粉磨及水泥儲(chǔ)存( 庫(kù)頂) 部分的組態(tài)編程及操作。

· 水泥庫(kù)底及包、散裝部分配置一臺(tái)SIMATIC S7-400 控制站，帶18 個(gè)ET200M遠(yuǎn)程站，對(duì)水泥庫(kù)底及包、散裝部分所有模擬量及數(shù)字量進(jìn)行控制。包裝部分采用觸摸屏TP27方式操作?？刂葡到y(tǒng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)流程圖、趨勢(shì)圖、報(bào)警顯示、報(bào)表記錄及工藝動(dòng)態(tài)操作控制等。

· 系統(tǒng)的供電電源采用UPS 電源，可防止來(lái)自電網(wǎng)上的超高壓、欠壓、浪涌、尖峰脈沖干擾、停電干擾甚至雷電襲擊。

5) 控制系統(tǒng)的抗干擾措施

張家港海螺的自控系統(tǒng)有許多弱電設(shè)備，各種控制電纜和信號(hào)電纜數(shù)量非常多，系統(tǒng)極易受到各種干擾。若不采取措施，消除其干擾，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行因此，本自控系統(tǒng)采用了如下幾方面的抗干擾措施：

· 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的所有數(shù)字量輸入/ 輸出模塊、模擬量輸入/ 輸出模塊模塊均采用光電隔離，將現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)與系統(tǒng)背板總線隔離。

· 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的所有數(shù)字量輸出信號(hào)均采用繼電器隔離，實(shí)現(xiàn)每個(gè)數(shù)字量輸出通道之間的隔離，消除了數(shù)字量輸出信號(hào)之間的相互干擾。

· 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的所有模擬量輸入/輸出信號(hào)均采用模擬量隔離器，實(shí)現(xiàn)每個(gè)模擬量通道之間的隔離，消除了模擬量信號(hào)之間的相互干擾。

· 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的所有模擬量輸入/ 輸出信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜，其屏蔽層在控制柜側(cè)一點(diǎn)接地，消除了空間干擾。

·系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的控制電纜、信號(hào)電纜與系統(tǒng)動(dòng)力電纜應(yīng)分開(kāi)布線，保持一定的間距。特別是，大功率變頻器的動(dòng)力電纜能產(chǎn)生較強(qiáng)的空間高頻干擾，應(yīng)使用金屬管穿線，并將金屬管良好接地。

結(jié)束語(yǔ)

　　張家港海螺自2002 年4月建成投產(chǎn)至今，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，能夠可靠、準(zhǔn)確地完成控制操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄水泥生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀況，并且能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種突發(fā)事件及時(shí)做出響應(yīng)，取得了良好的效果。

應(yīng)用體會(huì)

　　隨著SIEMENS PLC 技術(shù)的不斷革新和提高，用戶將是直接的受益者。從技術(shù)發(fā)展上講，目前PLC也不斷受到其他基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制系統(tǒng)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，受到PLC技術(shù)本身軟件方面急待更新與發(fā)展的挑戰(zhàn)，受到一種全新的工業(yè)控制結(jié)構(gòu)蜒不但控制分散化、而且網(wǎng)絡(luò)也分散化的挑戰(zhàn)，受到開(kāi)放型模塊化體系結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)(OMAC)的挑戰(zhàn)。于是PLC 必然將會(huì)向完善其軟件和硬件兩個(gè)方向發(fā)展

　根據(jù)工藝設(shè)計(jì)選擇的要求，米鋪水廠采用了比較流行的PLC+PC控制系統(tǒng)，將水處理中全部工藝參數(shù)由采樣處理到調(diào)節(jié)過(guò)程全由微機(jī)實(shí)現(xiàn)三級(jí)監(jiān)控，即：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備手動(dòng)控制、各站PLC獨(dú)立控制、中央控制室集中監(jiān)控，由此構(gòu)成了先進(jìn)可靠的集中監(jiān)視、分散控制系統(tǒng)。采用集散型控制系統(tǒng)，能使控制功能和任務(wù)分散，分散出現(xiàn)故障的危險(xiǎn)性，提高系統(tǒng)的可靠性。全廠控制系統(tǒng)由泵站控制中心MCC1、濾站控制中心MCC2、加藥加氯控制中心MCC3、中控室、模擬屏PLC4組成。

　　1.1 加藥、加氯控制中心(MCC3)

　　從龍?zhí)了磸S過(guò)來(lái)的源水進(jìn)入流量分配井，在此通過(guò)在線儀表檢測(cè)源水的濁度、pH值、溫度、余氯、流量、PAC投加量等，其中源水濁度、源水流量、PAC投加流量作為加藥控制的重要參數(shù)，在線儀表將其轉(zhuǎn)換為PLC可識(shí)別的4～20mADC信號(hào)，并調(diào)用專(zhuān)用PID控制功能塊對(duì)變頻加藥泵進(jìn)行控制。由于源水基本沒(méi)受到污染，水質(zhì)符合《地面水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，只有在臺(tái)風(fēng)或暴雨季節(jié)出現(xiàn)濁度偏高的現(xiàn)象，因此在控制程序設(shè)計(jì)時(shí)選用根據(jù)濁度投加的方法。程序能夠根據(jù)源水的濁度選取不同的投率，分為濁度＜10NTU、10～50 NTU、＞50 NTU三檔，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行證明，此控制能夠滿足工藝要求，沉后水濁度為5NTU左右。此外為了保證系統(tǒng)的可靠靈活以適應(yīng)不同的情況(如濁度偏大偏小，或藥液濃度改變等)，專(zhuān)門(mén)在中控室PC機(jī)上設(shè)計(jì)了一窗口，用來(lái)改變投加率，在保證工藝要求的前提下，起到節(jié)能降耗的目的。另外，加藥車(chē)間貯藥池裝有液位計(jì)，可隨時(shí)了解藥池情況，每個(gè)藥池裝有攪拌器，定時(shí)自動(dòng)攪拌，以防止藥液沉淀影響濃度。
　　加氯系統(tǒng)采用真空加氯機(jī)，由于加氯機(jī)本身為一個(gè)控制器，只需送入所需的流量和余氯信號(hào)，再通過(guò)相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，加氯機(jī)即可自動(dòng)投加。加氯機(jī)所需的流量信號(hào)由PLC送來(lái)，余氯信號(hào)由余氯分析儀在線檢測(cè)。考慮到源水加氯主要消除藻類(lèi)等，對(duì)出廠水余氯影響不大，所以采用比例投加；后加氯對(duì)出廠水余氯影響比較大，所以采用復(fù)合環(huán)控制以穩(wěn)定出廠水余氯。加氯車(chē)間還可檢測(cè)到氯瓶組重量、氯庫(kù)泄漏及其吸收等信號(hào)。
　　1.2 濾站控制中心(MCC2)
　　濾站控制中心根據(jù)工藝要求控制12格普通快濾池的過(guò)濾、反沖過(guò)程及相關(guān)的參數(shù)。每個(gè)濾池都裝有一超聲波液位計(jì)，用于檢測(cè)濾池水位。濾池出水閥為一0～無(wú)級(jí)可調(diào)比例閥，由4～20mADC控制PLC程序，根據(jù)液位、閥門(mén)的開(kāi)度信號(hào)控制閥門(mén)開(kāi)度，從而保持濾池水位恒定在80%。如果水位為，同時(shí)閥門(mén)開(kāi)度為，PLC即判斷為反沖條件，從而調(diào)用相應(yīng)的反沖程序。反沖方式有三種：①水頭損失，②定時(shí)，③強(qiáng)制放沖。濾池的操作方式有三種：①就地控制柜操作，設(shè)于每個(gè)池旁，每個(gè)柜裝有5個(gè)閥門(mén)控制按(旋)鈕及LED顯示的開(kāi)/關(guān)、故障信號(hào)；2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、3臺(tái)反沖泵開(kāi)/停、故障信號(hào)及水池水位、風(fēng)機(jī)壓力、流量、反沖水壓力、流量、空壓機(jī)壓力等信號(hào)較為直觀，易于操作。②濾池控制室控制，由OP37通過(guò)畫(huà)面顯示每個(gè)池及相關(guān)設(shè)備的信號(hào)、參數(shù)以及操作。③中控室控制，由于每個(gè)池控制所涉及的開(kāi)關(guān)量較多，而現(xiàn)場(chǎng)距濾池控制室較遠(yuǎn)，因而12格池的開(kāi)關(guān)及量信號(hào)由PLC擴(kuò)展模塊與PLC通訊，從而節(jié)省了大批量電纜，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。另外，濾池控制程序?yàn)槟K化結(jié)構(gòu)，過(guò)濾、反沖等每一步驟只需調(diào)用相應(yīng)的功能塊并賦于相應(yīng)的參數(shù)即可。
　　1.3 泵站控制中心(MCC1)
　　泵站控制中心主要監(jiān)控6臺(tái)高壓電機(jī)、水泵的運(yùn)行工況以及相關(guān)的參數(shù)。泵站的控制原理主要根據(jù)二路出水管壓力，同時(shí)根據(jù)吸水井水位、相關(guān)的電機(jī)桂、管道上的閥門(mén)情況相結(jié)合來(lái)開(kāi)停電機(jī)。此外，每臺(tái)泵都裝有壓力、流量傳感器，二路出水管裝有余氯分析儀、壓力、濁度、流量傳感器以檢測(cè)水廠的生產(chǎn)和衛(wèi)生指標(biāo)。泵站的操作也由三級(jí)組成：①機(jī)旁操作箱控制；②泵站控制箱控制；③中控室控制。
　　中控室各站的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)PLC的通訊模塊及RS485與2部PC機(jī)組成一個(gè)L2-Pro總線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)2部PC通過(guò)網(wǎng)卡聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)資源共享。各站的OP37除了對(duì)該站設(shè)備進(jìn)行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用的監(jiān)控軟件為INTOUCH，通過(guò)DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)與L2-Pro總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。INTOUCH軟件人機(jī)界面好，能夠根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)畫(huà)鏈接，生動(dòng)、直觀。主要窗口有：①進(jìn)水窗口，②加藥車(chē)間窗口，③加氯車(chē)間窗口，④濾站窗口，⑤泵站窗口，⑥高壓配電柜窗口，⑦實(shí)時(shí)報(bào)警窗口。每一窗口顯示相關(guān)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，并能進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的操作。中控室的一部打印機(jī)用于實(shí)時(shí)故障打印，一部用于畫(huà)面打印。另外INTOUCH還具有實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)功能，能夠了解生產(chǎn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)情況。中控室還配有一大型馬賽克模擬屏，由PLC4驅(qū)動(dòng)，用于顯示整個(gè)水廠主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(手動(dòng)/自動(dòng)/開(kāi)/停/故障等)及主要工藝參數(shù)，使人一目了然，便于生產(chǎn)調(diào)度管理。

　　2 幾點(diǎn)看法

　?、?采用分散控制和集中監(jiān)視的控制方式，各站之間獨(dú)立操作，包括采用了手動(dòng)/自動(dòng)的控制方式，能夠消除相互之間的影響。
　?、?如何對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)自然是一件重要的任務(wù)，在使用過(guò)程中我們遇到以下一些問(wèn)題：
　　a.PLC模塊和儀表?yè)p壞。分析原因，主要有電壓偏高、過(guò)電壓、或安裝時(shí)沒(méi)有按照要求正確接地。
　　b.設(shè)備誤動(dòng)作。如濾池誤反沖，電機(jī)誤跳閘，余氯，濁度超標(biāo)報(bào)警等，分析原因一般為儀表故障所致。儀表作為自動(dòng)控制的“眼睛”，必須按要求定期清洗、校驗(yàn)，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　c.常因外線路故障而造成停電，恢復(fù)送電時(shí)出現(xiàn)設(shè)備的誤動(dòng)作情況。原因?yàn)橹鳈C(jī)判斷失誤所致，沒(méi)有嚴(yán)格按照先外而后的順序操作；許多儀表剛送電時(shí)都有一個(gè)自檢過(guò)程，此其間會(huì)送出不正確的信號(hào)，從而引起主機(jī)判斷失誤，或引起PLC諸如超時(shí)等故障，造成系統(tǒng)死機(jī)癱瘓。
　　d.由于二期建的接觸池加氯管線較長(zhǎng)，還有流量信號(hào)取自源水流量，造成接觸池余氯變化很大。發(fā)現(xiàn)后，在該接觸池計(jì)量堰板旁加裝了流量計(jì)，結(jié)合超聲波液位計(jì)算接觸池流量，流量信號(hào)通過(guò)L2—BUS傳輸?shù)郊勇葯C(jī)控制器，從而穩(wěn)定了接觸池余氯。
e.原先設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有報(bào)表打印功能，為提高管理水平，利用電子表格的DDE功能，每小時(shí)記錄主要設(shè)備、儀表及工藝的參數(shù)，每天打印出一份完整的生產(chǎn)報(bào)表，彌補(bǔ)了原先設(shè)計(jì)上的不足。
　?、?要充分利用現(xiàn)有的PLC接口資源對(duì)已有的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造，以提高整廠的自動(dòng)化水平。
　　④ 由于泵站選用6臺(tái)定速電機(jī)，還有受到源水、城市管網(wǎng)等因素影響，泵站的自動(dòng)化運(yùn)行還需進(jìn)一步優(yōu)化。