180 带式烧机控制管理系统一、主要控制总貌根据工艺流程生产系统主要环节包括配料、燃破、混合、制粒、烧结、环冷、筛分、输送等,整个控制管理系统控制设备较多、分布较广、信号点数较为庞大,为了节约信号线路的敷设和施工方便,控制管理系统采用集散控制的思想,将以上主要环节分为三大控制管理系统来完成对设备和工艺的控制过程。三大控制管理系统大致上可以分为:配料系统、筛分系统和烧结控制管理系统。过程控制采用国际先进、品牌知名度高、技术先进、可靠性高的西门子 PLC 。三大系统的 PL C 主控制管理系统采用 PLC400 系列,通过 PROFIBUS 总线 从站,实现生产的基本工艺的集散控制,三大系统的主 PLC 的 CPU 通过工业以太网组成环网,实现网络的冗余通讯,各系统的监控站采用与 PLC 监控系统配套的监控软件 , 所有的工艺操作和设备的起停都可以在监控站完成。由于包括各系统的主 PLC 和各监控站已经组成环网,所以各监控站可以在线实时浏览其他 PL C 所控制的设备的实时参数。系统环网入图 1所示。三个主要控制管理系统主要控制的工艺段的划分: 控制管理系统名称控制包含的工艺段配料系统配料工艺环节筛分系统混合、制粒、燃破筛分烧结系统烧结机、主抽、环冷因个控制站之间的距离较远,为了控制站之间的通讯信号稳定可靠采用了光缆传输。通过冗余交换机大幅度的提升了通信的可靠性,如果其中两控制站之间的光缆发生故障,如筛分系统交换机和烧结系统交换机之间的光缆出现挂断,通讯会在极短的时间内转到另一分路而不影响控制管理系统的运行。二、根据自动化控制管理系统的各个区域的主要生产工艺流程、主要的控制设备、和控制要求配料系统: 根据配料系统的工艺流程能够正常的看到主要的配料环节:配料系统共有 15 个料仓, 原料分别来自于原料厂配料车间,燃破室、筛分室、汽车输送等。主要的现场电气设备包括输送原料的皮带、正反转行走小车振动漏斗、圆盘给料机、配料电子秤、回转给料机、螺旋秤等。配料控制管理系统的主要控制要求为根据生成工艺的要求将来自不同地方、不同的原理按照一定的比例均匀搭配,配料生产的全部过程是很重要的过程,决定了生产的质量和产量。上图体现了整个配料系统的生产的全部过程,通过现场操作人员在画面上设定配料总量和每种原料的配比,系统自动计算每种原料流量。画面的主要操作内容:所有设备的启动分为画面的单机启动、停止,设备整体联锁顺序起停、紧急状况下的急停、单位时间的生产总量、每种原料的配比等,显示的内容最重要的包含设备的运作时的状态、每种原料的反馈流量、每种原料的当班开始至当班结束的累积流量,变频器的运作时的状态、变频器经过控制计算出的设定频率和当前运行的实际频率等。为满足生产的基本工艺的要求,保证每种原料从料仓下料的准确度,配料电子秤、星形给料机、圆盘给料机等主要设备是采用了变频器驱动。通过 PROFIBUS 总线挂在控制网上。配料系统部分的系统配置图: 控制功能: 系统的硬件组态: 实现的控制过程: 1、在程序内部通过 PID 调节控制变频,调节电机的转速以此来实现流量的实时控制,使每种原料的瞬时流量等于或接近于设定值; 2、控制皮带之间及皮带与设备之间的起停联锁,防止造成漏料、堆料等损毁皮带或秤体设备; 3、采集现场的状态信号包括数字量信号或模拟量信号。数字信号重点反映设备的运行、停止、设备故障、设备处于单机起停或联动起停、手动、自动、电动阀门的开关状态等;模拟量重点有秤的瞬时流量、电机的轴承温度等。控制的重点或难点是流量的 PID 控制: PID 控制原理图: 在控制过程中利用 STEP7 软件的功能块 FB41 进行闭环控制。 FB41 的功能详解: FB41 主要参数: COM_RST : The block has an initialization routine that is processed when the _RST is set. (详解见 STEP7 程序块注释)。 PID 参数的设置: PID 控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类: 一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还一定要通过工程实际做调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制管理系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。 PID 控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。现在一般都会采用的是临界比例法。利用该办法来进行 PID 控制器参数的整定步骤如下: (1) 首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作; (2) 仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期; (3) 在一定的控制度下通过公式计算得到 PID 控制器的参数。 PID 参数的设定:是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值
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