【摘 要】 隨著(zhù)國內加氣混凝土控制技術(shù)的高速發(fā)展，及人工成本的日益增加，對加氣混凝土設備進(jìn)行自動(dòng)化控制改造，是當前行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文以作者所在單位生產(chǎn)線(xiàn)為基礎，對蒸養工段進(jìn)行了自動(dòng)化控制的設計，在實(shí)際應用中取得良好的使用效果及經(jīng)濟效益，為企業(yè)發(fā)展提供了動(dòng)力。

1 引言

DCS 系統#早由霍尼韋爾在 20 世紀 70 年代推出，它結合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，它是一種新型控制系統，專(zhuān)注于風(fēng)險分散和控制優(yōu)化。它由集中管理、分散控制和通信網(wǎng)絡(luò )三大部分組成。自問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第四代產(chǎn)品�？梢哉f(shuō)，無(wú)論在國內外，分布式控制系統的應用已經(jīng)形成了穩定成熟的環(huán)境 [1-4] 。

2 蒸養工段簡(jiǎn)介

我司當前的蒸養工段按功能由五個(gè)部分組成，主蒸汽部分、抽真空部分、升溫部分、降溫部分、蒸壓釜部分 [5] 。其中，主蒸汽部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、電動(dòng)調節閥、溫度變送器、壓力變送器及蒸汽噴射式混合器組成，其作用是為蒸養工段提供蒸汽；抽真空部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、抽真空分汽缸及水環(huán)式真空泵組成，其作用是抽出蒸壓釜內的空氣；升溫部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器及升溫分汽缸組成，其作用是將蒸汽分別送入各蒸壓釜；降溫部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、降溫分汽缸、管殼式換熱及水環(huán)式真空泵組成，其作用是將各蒸壓釜內的蒸汽導入噴射泵，并將剩余的蒸汽進(jìn)行換熱處理；蒸壓釜部分，由蒸汽管道、電動(dòng)閘閥、壓力變送器、溫度變送器、疏水管道及各蒸壓釜組成，其作用是對半成品進(jìn)行蒸養。

3 電氣控制原理設計

在蒸養工段中，電氣設備包括電動(dòng)截止閥、電動(dòng)調節閥、電機、溫度變送器及壓力變送器，每種設備在工段中都有其特定的作用，在此，根據設備的作用設計相應的電氣原理。

3.1 電機電氣控制原理設計

電機的啟動(dòng)控制功能，不僅需具備遠程控制功能，為了設備的維護安全，也應具備就地的控制功能。同時(shí)，滿(mǎn)足系統自動(dòng)控制要求，為電機設計運行、合閘、備妥、故障信號。在電機故障運行時(shí)，需要采取有效的措施切斷電機運行，在此設計使用熱繼電器作為保護。

3.2 電動(dòng)閘閥電氣控制原理設計

電動(dòng)閥本身的操作在面板上具有遠程就地切換功能。因此，在電氣原理的設計中，沒(méi)有必要考慮控制電路中的遠程切換開(kāi)關(guān)設計。在系統的使用中，電動(dòng)閘閥用于控制管道氣體的流通與斷開(kāi)，閥門(mén)應具備開(kāi)關(guān)驅動(dòng)信號，及相應的動(dòng)作反饋信號，同時(shí)，考慮介質(zhì)是高壓和高溫蒸汽，出于保護安全考慮，還應該有閥門(mén)動(dòng)作過(guò)程發(fā)生堵轉情況的過(guò)力矩狀態(tài)信號反饋。

3.3 電動(dòng)調節閥電氣控制原理設計

電動(dòng)調節閥也應用于系統設計中的排氣蒸汽管。與截止閥不同，調節閥是閥門(mén)位置控制，可在 0%和 100%開(kāi)度之間連續調節。連續控制動(dòng)作需要連續控制信號，采用 4～20mA 用作調節閥輸入控制信號，4～20mA 用作調節閥位置反饋信號。

3.4 溫度與壓力變送器的電氣控制原理設計

目前變送器的信號傳輸方式主要有三種：兩線(xiàn)制傳輸、三線(xiàn)制傳輸、四線(xiàn)制傳輸。兩線(xiàn)制傳輸與其他兩種類(lèi)型的相比，具有高精度非線(xiàn)性校正，準確度高于其他兩種，因此設計采用兩線(xiàn)制變送器。

4 系統的 I/O 點(diǎn)接線(xiàn)設計

本系統是以我司當前使用的新華 XDC-800 系統為基礎進(jìn)行設計，設備均接入當前系統的空余 I/O 點(diǎn)。

4.1 系統電氣設備控制點(diǎn)數統計

統計各電氣設備及檢測單元的控制點(diǎn)數統計如表

1。

根據表 1，統計蒸養系統所有電氣設備的總 I/O 點(diǎn)數：AI，19；AO，4；DI，226；DO，70。

4.2 各 I/O 點(diǎn)的命名及系統接入端設計

同一設備 I/O 點(diǎn)采用同一前綴，設備 I/O 點(diǎn)根據功能，設計相應后綴，同一設備同類(lèi) I/O 點(diǎn)應相鄰接入卡件，I/O 點(diǎn)按卡件端子自上而下接入。

5 系統自動(dòng)控制邏輯設計

5.1 單體設備的邏輯設計

為滿(mǎn)足系統自動(dòng)控制要求，單體設備應具備自動(dòng)運行觸發(fā)功能，自動(dòng)觸發(fā)指令由各設備自身的功能進(jìn)行好立的邏輯設計，并且需要在設備允許動(dòng)作條件滿(mǎn)足情況下，才能使輸出有效；也應該具備人工操作干預功能，以備特殊情況下人工干預系統運行；#后，對于涉及安全性問(wèn)題重要的設備，應該設計強制設備動(dòng)作功能，作為#后一道設備保護措施，在緊急狀態(tài)，無(wú)視其他操作指令，強制關(guān)閉設備�？傮w來(lái)說(shuō)，設備動(dòng)作邏輯應遵循：強制操作指令＞人工操作指令＞自動(dòng)控制指令。

在設計設備反饋信號控制邏輯時(shí)，應遵循當輸出指令發(fā)出一定時(shí)間后，仍沒(méi)采集到相應的反饋信號，認為設備動(dòng)作失敗，復位輸出信號，同時(shí)如果在運行過(guò)程，有故障信號反饋至系統，認為設備故障，復位輸出信號。以 VA435 閥為例，設計控制邏輯，如圖 1，其他設備按自身的動(dòng)作要求及上述的功能要求，進(jìn)行了邏輯設計，不在此詳細列舉。

5.2 系統步驟順控邏輯設計

蒸養工藝大致流程如下：

從蒸養工藝的流程來(lái)看，工藝過(guò)程可以采用步驟順序動(dòng)作的邏輯進(jìn)行設計，每當動(dòng)作一個(gè)步驟，輸出相應設備的 DO，相應的設備動(dòng)作信號反饋至系統時(shí)，再動(dòng)作下一個(gè)步驟，當沒(méi)有接收相應設備的反饋信號時(shí)，保持輸出狀態(tài)，設備的輸出則由單體設備的控制邏輯進(jìn)行判斷，如此反復，直到#后的設備動(dòng)作完成，而每一步的動(dòng)作步驟，則作為系統中單體設備的自動(dòng)啟動(dòng)或者自動(dòng)停止的觸發(fā)信號。

以 435 蒸壓釜為例，進(jìn)行步驟順控邏輯設計。435#蒸壓釜蒸養順控邏輯編程如圖 2，其他釜均按此邏輯進(jìn)行邏輯設計，不在此詳細列舉。

6 系統組態(tài)界面設計

系統的組態(tài)設計，應能滿(mǎn)足系統對設備的需求，通過(guò)彈出窗口，對每個(gè)設備的操作組態(tài)加以好立區分。每個(gè)設備的操作組態(tài)都需要具備開(kāi)閥按鈕、關(guān)閥按鈕、手動(dòng)切換按鈕、自動(dòng)切換按鈕、設備名稱(chēng)、設備報警確認、設備故障信息、設備參數設定等。同時(shí)，根據系統功能的差別，區分設計各功能段的操作按鈕及參數設定。

為方便監盤(pán)人員實(shí)時(shí)掌握系統運行狀態(tài)，將各種系統報警信號設計在相關(guān)設備附近，加上閃爍功能及顏色區分；將各種變送器檢測信號根據現場(chǎng)實(shí)際位置，標示在組態(tài)界面的相應區域。同時(shí)，對系統各設備的運行及停機狀態(tài)用綠色及紅色加以區分。

根據以上的設計要求，設計出如圖 3 的系統組態(tài)界面圖。

7 系統調試

7.1 單體設備調試

單體設備的調試包括設備 I/O 點(diǎn)調試及設備動(dòng)作調試。

I/O 點(diǎn)調試，shou先對所設計的設備接入 I/O 點(diǎn)進(jìn)行現場(chǎng)核對，檢查是否每一個(gè) I/O 信號都與設計匹配，校準溫度、壓力變送器現場(chǎng)數值與系統信號的偏差。設備動(dòng)作調試，shou先對系統中的電氣設備給出短脈沖輸出信號，試啟動(dòng)檢查設備是否存在問(wèn)題，然后再給出正常的長(cháng)輸出，檢查設備運行是否穩定。

7.2 系統模擬自動(dòng)運行調試

模擬自動(dòng)運行調試時(shí)，從安全的角度出發(fā)，采用虛擬給定壓力、溫度的方式進(jìn)行，不實(shí)際使用蒸汽。給定系統自動(dòng)運行觸發(fā)信號，檢查系統的順控流程是否正常，同時(shí)修改工段的目標參數，檢查系統是否按目標參數運行，給定設備故障信號，檢查系統中的設備是否及時(shí)作出保護動(dòng)作。

8 結束語(yǔ)

本文所設計的加氣混凝土自動(dòng)蒸養控制系統，在實(shí)際投運中取得了良好的效果，系統實(shí)現全自動(dòng)穩定運行，減輕運行監控人員的操作強度，設備故障時(shí)做出了及時(shí)的系統動(dòng)作、安全報警、安全保護，保障了設備和系統的安全；同時(shí)工段的全自動(dòng)運行，為企業(yè)管理人員提供高效的管理手段，有效提高企業(yè)整體效益。