在中國(guó)鋁業(yè)山東分公司淄博凱鵬公司高科工貿(mào)有限責(zé)任公司新建5#煤粉磨工程中,選用了中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)安環(huán)院)的專(zhuān)利產(chǎn)品―高濃度煤粉布袋收塵器,該收塵器原配套有先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng),但由于收塵器只是整個(gè)工藝流程中的一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備,而整個(gè)流程為DCS控制,且流程中由德國(guó)進(jìn)口的轉(zhuǎn)子秤也配套有PLC控制系統(tǒng),為避免多種PLC與DCS通訊造成接口和調(diào)試?yán)щy,經(jīng)與安環(huán)院技術(shù)人員協(xié)商,決定將布袋收塵器的PLC系統(tǒng)去掉,改為由DCS系統(tǒng)完成。
1 控制要求
(1) 該布袋收塵器共有54個(gè)清灰脈沖電磁閥,分兩列布置,兩列相對(duì)應(yīng)的閥同時(shí)噴吹清灰,即每次有兩個(gè)脈沖閥同時(shí)動(dòng)作,清灰順序由左至右逐個(gè)噴吹。噴吹分定時(shí)和定壓差兩種形式,且可任意轉(zhuǎn)換。
• 定時(shí)控制方式:從第1對(duì)閥開(kāi)始,依次逐對(duì)清灰至第27對(duì)閥,等待一段時(shí)間后再開(kāi)始下一輪噴吹,要求每一對(duì)閥開(kāi)時(shí)間、間隔時(shí)間及周期時(shí)間均可調(diào)。
• 定壓差控制方式:當(dāng)此收集器進(jìn)出口壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí),脈沖閥從第1對(duì)閥開(kāi)始啟動(dòng),直至第27對(duì)閥關(guān)閉,開(kāi)始等待,當(dāng)壓差再次達(dá)到設(shè)定值時(shí),再開(kāi)始下一輪清灰,要求每一對(duì)閥開(kāi)時(shí)間、間隔時(shí)間及壓差限均可調(diào)。
(2) 對(duì)收集器進(jìn)出口溫度、灰斗溫度、料位進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警。
2 實(shí)現(xiàn)方案
(1) 本工程全系統(tǒng)采用了北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的MACS系統(tǒng),共有六種編程語(yǔ)言,由于第一個(gè)控制要求是一種典型的順序控制,所以最終采用了順控圖和ST語(yǔ)言相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),下面加以重點(diǎn)闡述。
由于順控圖程序是由條件和執(zhí)行體構(gòu)成的,所以設(shè)置了六個(gè)可操作變量,即啟動(dòng)/停止定時(shí)方式、啟動(dòng)/停止定壓差方式、閥開(kāi)時(shí)間、間隔時(shí)間、周期時(shí)間及壓差限作為條件,開(kāi)停每一對(duì)脈沖閥的動(dòng)作作為執(zhí)行體,對(duì)于執(zhí)行體中的動(dòng)作,采用ST語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)以上六個(gè)變量,分別給其分配位號(hào)為R10A、R10B、D1、D2、D3、PD,對(duì)每一個(gè)閥門(mén)以V帶阿拉伯?dāng)?shù)字表示,即V1~V54。
圖1 順控圖程序流程框圖
順控圖如圖1所示。首先判斷定時(shí)方式是否啟動(dòng),即R10A=1否:若R10A=1,則啟動(dòng)定時(shí)方式,判斷周期時(shí)間D3到否,不到即等待,如到即執(zhí)行第1個(gè)執(zhí)行體,然后判斷間隔時(shí)間D2到否,D2到則啟動(dòng)第2個(gè)執(zhí)行體,不到即等待,如此循環(huán)直至第27個(gè)執(zhí)行體執(zhí)行完畢,再返回重新開(kāi)始;如R10A=0,則繼續(xù)判斷定壓差方式啟動(dòng)否,即R10B=1否,若R10B=0,則返回開(kāi)始狀態(tài),若R10B=1,則啟動(dòng)定壓差方式,首先判斷收塵器出口壓力P1與入口壓力P2之差大于PD否,如小于即等待,如大于則執(zhí)行第1個(gè)執(zhí)行體,然后判斷間隔時(shí)間D2到否,D2到則啟動(dòng)第2個(gè)執(zhí)行體,不到即等待,如此循環(huán)直至第27個(gè)執(zhí)行體執(zhí)行完畢,再返回判斷R10B=1否,這樣就完成了定時(shí)與定壓差方式的判斷流程。
對(duì)于執(zhí)行體中的動(dòng)作,由于每一對(duì)閥的操作要求都一樣,所以只需改變閥門(mén)位號(hào)即可,以第1個(gè)執(zhí)行體中動(dòng)作為例,首先開(kāi)啟V1,V28,然后調(diào)用閥開(kāi)時(shí)間D1,D1到后再關(guān)閉閥門(mén),然后再調(diào)用間隔時(shí)間D2,轉(zhuǎn)入順控程序的條件判斷中。而第2個(gè)執(zhí)行體中,除將V1,V28分別改為V2,V29外,其他不變。第1個(gè)執(zhí)行體程序如下所示。
LD TRUE, *讀取強(qiáng)制真值*
ST V1, *賦給變量V1,即開(kāi)啟脈沖閥V1*
LD TRUE, *讀取強(qiáng)制真值*
ST V28, *賦給變量V28,即開(kāi)啟脈沖閥V28*
CALL D1, *調(diào)用閥開(kāi)時(shí)間,即延時(shí)D1*
LD FALSE, *讀取強(qiáng)制假值*
ST V1, *賦給變量V1,即關(guān)閉脈沖閥V1*
LD FALSE, *讀取強(qiáng)制假值*
ST V28, *賦給變量V28,即關(guān)閉脈沖閥V28*
CALL D2, *調(diào)用間隔時(shí)間,即延時(shí)D2*
(2) 對(duì)于第二個(gè)控制要求,只需將現(xiàn)場(chǎng)熱電阻和音叉料位開(kāi)關(guān)信號(hào)引入DCS系統(tǒng)相應(yīng)模塊即可,本文不再贅述。
3 須注意的幾個(gè)問(wèn)題
(1) 速度:為保證清灰時(shí)壓縮風(fēng)的沖擊力,要求噴吹用的脈沖電磁閥閥開(kāi)時(shí)間在50~100ms之間可調(diào),這就要求DCS必須在50ms之內(nèi)執(zhí)行完這一段程序。筆者的作法是把上述脈沖閥清灰程序單獨(dú)作為一個(gè)任務(wù),并將其掃描周期定為50ms,而將其他檢測(cè)控制程序作為一個(gè)任務(wù),掃描周期定為500ms,這樣一來(lái),就用DCS的多任務(wù)特性解決了這個(gè)問(wèn)題。
(2) 負(fù)載能力:由于所使用的脈沖電磁閥為24V直流線圈,在開(kāi)停瞬間會(huì)有拉弧現(xiàn)象,電流增大,因此,對(duì)脈沖電磁閥的開(kāi)停控制需加中間繼電器加以隔離放大。
4 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)以上改進(jìn),將布袋收塵器的自動(dòng)控制完全融入了整個(gè)工藝流程的DCS控制系統(tǒng)中,避免了DCS與PLC的重復(fù)投資,同時(shí)也減少了系統(tǒng)的檢修維護(hù)工作量,可謂一舉兩得,目前,該布袋收塵器已在該公司正常運(yùn)行一年多,出口含塵量一直穩(wěn)定在50mg/Nm3以下,效果良好。