基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)DCS在水泥熟料生產(chǎn)線中應(yīng)用
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3.2 下位機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)控制站）軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)控制器編程軟件為Control Builder M軟件，該編程軟件是一個(gè)基于Windows環(huán)境的編程軟件套件，為整個(gè)控制系統(tǒng)的開發(fā)提供一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。該軟件包采用了結(jié)構(gòu)化的程序結(jié)構(gòu)，提供了5種符合IEC 1 131—3標(biāo)準(zhǔn)的編程語言， 即梯形圖（LD）、功能塊（FBD）、指令表（IL）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）和流程圖（SFC），他們可在同一個(gè)應(yīng)用程序中混合使用。具有離線和在線迅速切換功能，可在運(yùn)行態(tài)更改數(shù)據(jù)和指令，保存動(dòng)態(tài)表格，插入斷點(diǎn)等。Control Builder M 支持在線下載、離線仿真和在線模擬，可通過圖形化界面得到CPU、通訊口、I／0 模塊等的診斷信息及故障信息。
該項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)控制站程序的開發(fā)過程中采用基于C語法的sT語言和FBD相結(jié)合地形式進(jìn)行聯(lián)合編程?，F(xiàn)場(chǎng)控制站程序主要完成設(shè)備的邏輯控制以及各種熱工參數(shù)的采集。因此現(xiàn)場(chǎng)控制軟件由I／0模塊的初始化程序、系統(tǒng)的邏輯控制程序、模擬量處理程序、回路控制程序和各控制站之間及控制站與遠(yuǎn)程I／0 站之間的通訊程序組成。
邏輯控制部分主要完成設(shè)備的啟停以及相關(guān)的故障處理。
生產(chǎn)線上所有設(shè)備的運(yùn)行方式可分為本地控制和集中控制兩種方式。本地控制是為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝、調(diào)試和維修方便而設(shè)計(jì)。集中控制又分為連鎖控制和單機(jī)控制。在正常生產(chǎn)過程中。設(shè)備處在集中控制的連鎖模式下，電機(jī)和各種閥按程序進(jìn)行啟?？刂?。當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)可以全線停車，以保證人身和設(shè)備的安全。單機(jī)控制方式是指非連鎖方式下，各設(shè)備可以單獨(dú)啟動(dòng)和停止。不需要嚴(yán)格的啟停順序。這種方式適用于DCS系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的單機(jī)試車、設(shè)備安裝和調(diào)試。
模擬量處理程序主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集過來的模擬信號(hào)進(jìn)行工程值轉(zhuǎn)換、報(bào)警處理和趨勢(shì)記錄等。
在本系統(tǒng)中回路控制較多。主要有原料配料控制、窯尾喂料量控制、窯頭喂煤量控制、分解爐溫度控制、增濕塔回水控制、篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)閥門控制等。其中原料配料采取基于模糊PID的前饋控制，原料配料系統(tǒng)由四臺(tái)定量給料機(jī)（石灰石、硫酸渣、砂巖和粉砂巖）及相應(yīng)的板式給料機(jī)組成，單個(gè)控制回路的控制框圖如圖1所示。
其中總喂料量和各原料的配比來自質(zhì)量控制系統(tǒng)（QCX），根據(jù)工藝要求，在設(shè)計(jì)配料程序時(shí)，通過總喂料量和配比先計(jì)算出石灰石的給定值，為了減少擾動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)的影響，將石灰石的實(shí)時(shí)反饋值乘以其余各原料的比例系數(shù)，從而得出其余三種原料的給定值。
在運(yùn)行過程中，程序根據(jù)模糊推理機(jī)對(duì)給定的分析結(jié)果，及時(shí)的調(diào)整控制對(duì)象（定量給料機(jī)或板式給料機(jī)），實(shí)時(shí)的調(diào)整相應(yīng)的PlD參數(shù)。當(dāng)給定較大時(shí)，為了加快響應(yīng)，選用板式給料機(jī)為控制對(duì)象，定量給料機(jī)全速，此時(shí)為控制料層厚度的前饋控制；當(dāng)給定較小時(shí)，為了減少波動(dòng)，選用定量給料機(jī)為控制對(duì)象，板式給料機(jī)低速；當(dāng)給料量居中時(shí)，采取同時(shí)對(duì)定量給料機(jī)和板式給料機(jī)進(jìn)行PID控制的策略，從而大大提高了配料系統(tǒng)的相應(yīng)時(shí)間、控制精度和穩(wěn)定性。
該項(xiàng)目采用德國(guó)CP公司的篦冷機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)外方專家的要求和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況將窯頭篦床速度的過程控制設(shè)計(jì)如下：在自動(dòng)狀態(tài)，設(shè)定值W 正常情況下為來自料層控制器的輸出，當(dāng)料位傳感器出現(xiàn)故障或信號(hào)出現(xiàn)干擾的情況下，利用模式切換器將控制信號(hào)切換為壓力控制器的輸出，W 經(jīng)設(shè)定值計(jì)算器乘以相應(yīng)的比例系數(shù)后送給各段篦床的速度控制器，從而控制整個(gè)篦床的速度。其中壓力控制器、料層控制器和速度控制器均為帶閾值判斷的PID控制器。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，結(jié)果令人滿意，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。系統(tǒng)功能強(qiáng)大，友好的人機(jī)界面，在線組態(tài)，形象直觀，易于操作，保證了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的安全可靠性。
參考文獻(xiàn)
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