水泥人网讯：摘要：本文以上海新华控制技术（集团）有限公司TiSNet-XDC800系统为例，利用DCS系统逻辑运算功能强大、逻辑信号范围大、调试时间短、控制组态灵活等优点，介绍篦冷机料封阀进入DCS控制的实际应用及改造经验。
关键词： 控制 篦冷机 料封阀 组态
一、存在问题
我公司现有一条2500t/d脱硫石膏粉煤灰综合利用水泥熟料生产线，配套4.5MW纯低温余热发电机组，该项目于2009年7月29日点火烘窑，8月19日生产熟料，烧成系统主要设备为安徽合肥水泥研究设计院提供的HCFC-3000控制流篦式冷却机，其篦室卸料系统采用气动弧形阀带气缸控制，其控制由合肥水泥研究设计院金山科技实业公司电气自动化成套设备厂提供的西门子S7-200 PLC系统实现就地手动、本地自动、远方中控几种控制方式并能实现高、中、低三种速度周期进行放料控制。
该系统自投产以来由于设备维护、PLC本身程序问题、二次电气元件故障频发等原因导致篦冷机风室放料不及时，造成篦冷机篦板螺栓剪短、活动梁顶弯等故障，由于篦冷机运行中处理故障时间过长，多次出现窑止料，现针对这一系列事故的原因分析，主要由于PLC动作循环周期时间响应慢，甚至近期出现程序死机情况。为此将料封阀控制改为DCS控制势在必行。
1、原设计PLC控制箱接线原理图如（图1）。现场控制箱具有中控（远程控制）、本地自动、手动几种运行方式，运行方式切换由S2切换开关实现，PLC动作料封阀的速度、周期由S3切换开关实现，固定三种速度放料。而现场料封阀气动推杆气缸动作开启时间由PLC内部程序固定为15S，无调节手段。
2、近期出现S2切换开关切换后，DCS“备妥”状态不会变化，DCS远程启动PLC后，PLC程序不执行中控指令，造成篦冷机风室放料困难，运行巡检员只有在现场手动切换放料，劳动强度大，无法兼顾其他设备的巡检，严重影响安全生产。
3、现场处理时，热控维护人员在“DCS系统” 强制将料封阀“备妥”信号强置为“1”。短接S2切换开关“备妥”、“远程控制” 信号， 短接S3切换开关高速节点，远程启动PLC显示、动作正常，但放料速度仍无改观，需要巡检员补充放料才能保证生产。
4、现场气缸密封、控制电磁阀气源管多次被高温烫伤漏气，也是料封阀动作不畅的另一原因。
二、改造方案
经过多次检查现场设备布置进行改造方案论证，从改造工期、投资、安全可靠性角度出发，确定利用DCS系统对料封阀进行彻底改造，由窑头电气室现场DCS机柜#4柜进行DI、DO点信号采集和执行控制输出，将PLC操作方式转换开关、速度转换设置开关、PLC、24VDC直流工作电源等控制设备取消，保留控制箱上料封阀动作指示灯、单个料封阀操作按钮、输出隔离继电器、DCS到现场控制电缆，以降低改造资金。
1、改造后的二次接线原理图（图2）
2、DCS系统内部逻辑原理图（图3， 图4 ）
三、改造措施
1、利用原PLC到DCS系统的远程控制电缆实现现在的控制方式，以节约电缆施工量和改造投资。对DI点采集信号现场侧为无源常开触点，信号电源为DCS系统内部采集电源，9个现场料封阀输出控制经继电器隔离输出，DO点控制信号机柜侧由DCS系统DO继电器端子板进行第一次扩容隔离，电源为原PLC控制箱内部220VAC交流电源，电磁阀线圈电源由PLC控制箱内部新增加的空气开关经内部继电器二次隔离后送出动作，以减少现场单个电磁阀线圈故障或短路、电缆线路短路故障造成控制电源跳闸。工作开始前，根据工作票要求由KP柜将料封阀控制电源断开，验电并挂牌确保施工人员人身安全，按照二次接线原理图进行现场二次回路的施工接线，并对控制箱到DCS系统的回路进行检查确保接线正确，防止DI通道窜入强电损坏DCS系统DI通道端子板，接完线检查正确并核实现场无检修工作后送上电磁阀工作电源，单个现场操作料封阀检查现场动作正常与控制箱显示状态一致。
2、DCS系统内部逻辑组态工作开始前，统计现场原始DI点通道位置，新增DO输出通道位置，对I/O数据库进行编辑，保证与通道对应。
3、控制策略上，在进行逻辑组态时确保工程师站组态方式为离线状态，保留原DCS内部料封阀PLC控制逻辑，料封阀采用单机操作启动方式，停止操作则可以由操作员单机操作或联锁实现停止运行功能，联锁停止信号采用熟料槽式输送机运行信号作为料封阀的启动跳闸联锁条件（在自动方式下熟料槽式输送机运行作为料封阀启动条件，当熟料槽式输送机跳闸或停运时，料封阀自动停止工作），内部功能块主要采用具有时间定时器功能的TIMER(T)功能块实现周期时间和料封阀开启时间的控制。内部模拟逻辑正常后，将组态下装DCS现场机柜和中控操作员站，现场将输出隔离继电器电源送上，断开电磁阀工作电源，检查输出隔离继电器动作与DCS系统显示料封阀一致。
4、将联锁信号置“0”，送上料封阀工作、控制电源，进行设备动态运行调试，检查动作时间、动作周期运行情况。
四、改造效果
本次改造从2010年10月18日开始，总工期只用了1.5天时间，改造过程中原有电缆芯数、DI/DO通道核对、现场二次回路施工接线工作量最大，是控制工期的关键。DCS内部逻辑及监控画面组态，最重要就是清楚功能块的作用及逻辑控制策略的实现。
改造后的篦冷机料封阀控制系统回路简单，故障检查范围减少到料封阀故障时只检查工作、控制电源、电磁阀、压缩空气压力，缩短处理时间。篦冷机风室物料多时，料封阀工作周期和阀门开启时间调节不在困难，只要DCS系统维护工程师在工程师站调出料封阀控制逻辑，修改功能块TIMER(T)输入端DT角计时时间调整周期，修改输出端DT角计时时间则可控制料封阀动作时间，用鼠标和键盘轻而易举的就能实现，不再到现场切换简化操作，并且当某个篦冷机风室物料较多时，现场控制箱即可进行料封阀电磁阀操作放料，不影响DCS系统工作顺序，设备的动作可靠性、安全性得到很大提高。
五、改造工作的完善
目前篦冷机料封阀动作可靠性、安全性虽然得到很大程度的提高，但控制策略还有需要进一步完善的地方，以实现控制策略的最佳优化。
1、篦冷机篦床篦缝的增加，会导致某些风室集料严重，风室温度升高，则利用风室温度信号在DCS系统内设置一定值，当风室温度高于规定值可作为该风室料封阀开启的附加联锁条件之一。
2、篦冷机料封阀目前还是总体上的启动控制，下一步则考虑在单个料封阀脉冲定时器前增加一个“或门”以实现DCS系统对单个料封阀的操作。
3、目前料封阀动作时间、动作周期调整只有热控维护工程师能够进行调整，可利用DCS定时、计时功能模块，将料封阀动作时间、动作周期做在监视画面中，并做成可调设置参数，以便操作员根据现场情况及时调整，进一步提高料封阀的操作灵活性。
4、将料封阀电磁阀塑料压缩空气管用同规格的铜管代替，并将电磁阀本体遇到熟料输送机旁不被漏料淹埋的墙壁上，避免电磁阀和电缆损伤。
六、结束语
部分现场设备厂家供货的配套产品仍采用大量的PLC系统，现场维护困难，基本上都是分析、判断故障、处理故障时间较长，制约了现场设备的正常运转率，而DCS控制系统在水泥生产线应用的逐渐成熟，在目前新型水泥生产线设计上基本上都设计有DCS控制系统，在系统稳定性和可靠性得到充分保证的前提下进行系统功能再开发，无虑将提高水泥生产设备的正确动作率、运转率以及安全可靠性。
来源：贵州黔桂三合水泥有限责任公司 李恒刚 杨洪芳
水泥人网讯：摘要：本文以上海新华控制技术（集团）有限公司TiSNet-XDC800系统为例，利用DCS系统逻辑运算功能强大、逻辑信号范围大、调试时间短、控制组态灵活等优点，介绍篦冷机料封阀进入DCS控制的实际应用及改造经验。
关键词： 控制 篦冷机 料封阀 组态
一、存在问题
我公司现有一条2500t/d脱硫石膏粉煤灰综合利用水泥熟料生产线，配套4.5MW纯低温余热发电机组，该项目于2009年7月29日点火烘窑，8月19日生产熟料，烧成系统主要设备为安徽合肥水泥研究设计院提供的HCFC-3000控制流篦式冷却机，其篦室卸料系统采用气动弧形阀带气缸控制，其控制由合肥水泥研究设计院金山科技实业公司电气自动化成套设备厂提供的西门子S7-200 PLC系统实现就地手动、本地自动、远方中控几种控制方式并能实现高、中、低三种速度周期进行放料控制。
该系统自投产以来由于设备维护、PLC本身程序问题、二次电气元件故障频发等原因导致篦冷机风室放料不及时，造成篦冷机篦板螺栓剪短、活动梁顶弯等故障，由于篦冷机运行中处理故障时间过长，多次出现窑止料，现针对这一系列事故的原因分析，主要由于PLC动作循环周期时间响应慢，甚至近期出现程序死机情况。为此将料封阀控制改为DCS控制势在必行。
1、原设计PLC控制箱接线原理图如（图1）。现场控制箱具有中控（远程控制）、本地自动、手动几种运行方式，运行方式切换由S2切换开关实现，PLC动作料封阀的速度、周期由S3切换开关实现，固定三种速度放料。而现场料封阀气动推杆气缸动作开启时间由PLC内部程序固定为15S，无调节手段。
2、近期出现S2切换开关切换后，DCS“备妥”状态不会变化，DCS远程启动PLC后，PLC程序不执行中控指令，造成篦冷机风室放料困难，运行巡检员只有在现场手动切换放料，劳动强度大，无法兼顾其他设备的巡检，严重影响安全生产。
3、现场处理时，热控维护人员在“DCS系统” 强制将料封阀“备妥”信号强置为“1”。短接S2切换开关“备妥”、“远程控制” 信号， 短接S3切换开关高速节点，远程启动PLC显示、动作正常，但放料速度仍无改观，需要巡检员补充放料才能保证生产。
4、现场气缸密封、控制电磁阀气源管多次被高温烫伤漏气，也是料封阀动作不畅的另一原因。
二、改造方案
经过多次检查现场设备布置进行改造方案论证，从改造工期、投资、安全可靠性角度出发，确定利用DCS系统对料封阀进行彻底改造，由窑头电气室现场DCS机柜#4柜进行DI、DO点信号采集和执行控制输出，将PLC操作方式转换开关、速度转换设置开关、PLC、24VDC直流工作电源等控制设备取消，保留控制箱上料封阀动作指示灯、单个料封阀操作按钮、输出隔离继电器、DCS到现场控制电缆，以降低改造资金。
1、改造后的二次接线原理图（图2）
2、DCS系统内部逻辑原理图（图3， 图4 ）
三、改造措施
1、利用原PLC到DCS系统的远程控制电缆实现现在的控制方式，以节约电缆施工量和改造投资。对DI点采集信号现场侧为无源常开触点，信号电源为DCS系统内部采集电源，9个现场料封阀输出控制经继电器隔离输出，DO点控制信号机柜侧由DCS系统DO继电器端子板进行第一次扩容隔离，电源为原PLC控制箱内部220VAC交流电源，电磁阀线圈电源由PLC控制箱内部新增加的空气开关经内部继电器二次隔离后送出动作，以减少现场单个电磁阀线圈故障或短路、电缆线路短路故障造成控制电源跳闸。工作开始前，根据工作票要求由KP柜将料封阀控制电源断开，验电并挂牌确保施工人员人身安全，按照二次接线原理图进行现场二次回路的施工接线，并对控制箱到DCS系统的回路进行检查确保接线正确，防止DI通道窜入强电损坏DCS系统DI通道端子板，接完线检查正确并核实现场无检修工作后送上电磁阀工作电源，单个现场操作料封阀检查现场动作正常与控制箱显示状态一致。
2、DCS系统内部逻辑组态工作开始前，统计现场原始DI点通道位置，新增DO输出通道位置，对I/O数据库进行编辑，保证与通道对应。
3、控制策略上，在进行逻辑组态时确保工程师站组态方式为离线状态，保留原DCS内部料封阀PLC控制逻辑，料封阀采用单机操作启动方式，停止操作则可以由操作员单机操作或联锁实现停止运行功能，联锁停止信号采用熟料槽式输送机运行信号作为料封阀的启动跳闸联锁条件（在自动方式下熟料槽式输送机运行作为料封阀启动条件，当熟料槽式输送机跳闸或停运时，料封阀自动停止工作），内部功能块主要采用具有时间定时器功能的TIMER(T)功能块实现周期时间和料封阀开启时间的控制。内部模拟逻辑正常后，将组态下装DCS现场机柜和中控操作员站，现场将输出隔离继电器电源送上，断开电磁阀工作电源，检查输出隔离继电器动作与DCS系统显示料封阀一致。
4、将联锁信号置“0”，送上料封阀工作、控制电源，进行设备动态运行调试，检查动作时间、动作周期运行情况。
四、改造效果
本次改造从2010年10月18日开始，总工期只用了1.5天时间，改造过程中原有电缆芯数、DI/DO通道核对、现场二次回路施工接线工作量最大，是控制工期的关键。DCS内部逻辑及监控画面组态，最重要就是清楚功能块的作用及逻辑控制策略的实现。
改造后的篦冷机料封阀控制系统回路简单，故障检查范围减少到料封阀故障时只检查工作、控制电源、电磁阀、压缩空气压力，缩短处理时间。篦冷机风室物料多时，料封阀工作周期和阀门开启时间调节不在困难，只要DCS系统维护工程师在工程师站调出料封阀控制逻辑，修改功能块TIMER(T)输入端DT角计时时间调整周期，修改输出端DT角计时时间则可控制料封阀动作时间，用鼠标和键盘轻而易举的就能实现，不再到现场切换简化操作，并且当某个篦冷机风室物料较多时，现场控制箱即可进行料封阀电磁阀操作放料，不影响DCS系统工作顺序，设备的动作可靠性、安全性得到很大提高。
五、改造工作的完善
目前篦冷机料封阀动作可靠性、安全性虽然得到很大程度的提高，但控制策略还有需要进一步完善的地方，以实现控制策略的最佳优化。
1、篦冷机篦床篦缝的增加，会导致某些风室集料严重，风室温度升高，则利用风室温度信号在DCS系统内设置一定值，当风室温度高于规定值可作为该风室料封阀开启的附加联锁条件之一。
2、篦冷机料封阀目前还是总体上的启动控制，下一步则考虑在单个料封阀脉冲定时器前增加一个“或门”以实现DCS系统对单个料封阀的操作。
3、目前料封阀动作时间、动作周期调整只有热控维护工程师能够进行调整，可利用DCS定时、计时功能模块，将料封阀动作时间、动作周期做在监视画面中，并做成可调设置参数，以便操作员根据现场情况及时调整，进一步提高料封阀的操作灵活性。
4、将料封阀电磁阀塑料压缩空气管用同规格的铜管代替，并将电磁阀本体遇到熟料输送机旁不被漏料淹埋的墙壁上，避免电磁阀和电缆损伤。
六、结束语
部分现场设备厂家供货的配套产品仍采用大量的PLC系统，现场维护困难，基本上都是分析、判断故障、处理故障时间较长，制约了现场设备的正常运转率，而DCS控制系统在水泥生产线应用的逐渐成熟，在目前新型水泥生产线设计上基本上都设计有DCS控制系统，在系统稳定性和可靠性得到充分保证的前提下进行系统功能再开发，无虑将提高水泥生产设备的正确动作率、运转率以及安全可靠性。
来源：贵州黔桂三合水泥有限责任公司 李恒刚 杨洪芳
