連云港堿廠石灰鏈板機(jī)DCS改造

陳蓉鳳

（連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

1 前 言

連云港堿廠的主要產(chǎn)品是純堿，目前產(chǎn)能為120萬t／a，這決定了輸送設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要性，雖然它結(jié)構(gòu)簡單但對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)卻起著至關(guān)重要的作用，其性能的好壞直接影響純堿的產(chǎn)量。我廠石灰車間目前使用2臺(tái)鏈板機(jī)來輸送生石灰，全長110m，每小時(shí)運(yùn)輸130t，單臺(tái)每天運(yùn)行24h。長時(shí)間的運(yùn)行導(dǎo)致鏈板機(jī)的故障率很高、設(shè)備維修費(fèi)用的增加、生產(chǎn)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，它的運(yùn)行狀況對(duì)我廠的穩(wěn)定生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益有著很重要的影響。

2 改造前狀況及存在問題

原先的鏈板機(jī)電機(jī)是采用熱繼電器作為電機(jī)的過載保護(hù)、斷路器作為速斷保護(hù)的，但由于熱繼電器是按照電機(jī)額定功率整定的，如果運(yùn)行過程中鏈板機(jī)出現(xiàn)諸如鏈輪卡死、鏈板損壞等情況時(shí)，因?yàn)殡姍C(jī)的運(yùn)行電流未達(dá)到熱繼電器整定的動(dòng)作電流，電機(jī)仍然繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，雖然過程中電機(jī)電流有所增大但操作人員監(jiān)控的設(shè)備多，以致很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，等到電機(jī)熱繼電器保護(hù)動(dòng)作時(shí)，已經(jīng)導(dǎo)致了一連串的鏈輪軸承的損壞，造成設(shè)備的故障擴(kuò)大，并且直接導(dǎo)致了維修費(fèi)用的增加及維護(hù)時(shí)間的延長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的穩(wěn)定。

為解決現(xiàn)存問題，在全廠使用DCS控制系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將鏈板機(jī)的電流在DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行組態(tài)，用DCS控制系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)鏈板機(jī)故障，在鏈板機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，防止鏈板機(jī)故障進(jìn)一步的擴(kuò)大，減少故障損失和維修損失，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)提高了石灰車間生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制水平。

3 集散控制系統(tǒng)簡介

集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System—DCS），是一種以微處理器為基礎(chǔ)的分散型綜合控制系統(tǒng)。DCS綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、冗余及自診斷技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的控制與管理需求，目前已成為工業(yè)過程控制的主流系統(tǒng)。集散系統(tǒng)備有豐富的I／O卡件、各種控制模塊及多種操作平臺(tái)，根據(jù)自身的要求選擇硬件設(shè)備，有關(guān)系統(tǒng)的硬件設(shè)備的配置情況也是由用戶提供給系統(tǒng)。

連云港堿廠采用的是浙大中控的JX－300集散控制系統(tǒng)，它吸納了微處理器、圖形顯示和網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域的最新技術(shù)，成為近幾年國內(nèi)市場的佼佼者，該系統(tǒng)應(yīng)用了最新信號(hào)處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的軟件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)，采用了高性能的微處理器和成熟的先進(jìn)控制算法，全面提高了JX－300的功能和性能，使其兼具了高速可靠的數(shù)據(jù)輸入、輸出、運(yùn)算、過程控制功能和PLC聯(lián)鎖邏輯控制功能，能適應(yīng)更廣泛更復(fù)雜的應(yīng)用要求，成為一個(gè)全數(shù)字化、結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。［1］

4 鏈板機(jī)改造方案

4.1 故障現(xiàn)象及原因分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，鏈板機(jī)故障多表現(xiàn)為傳送鏈條的故障，造成鏈條故障擴(kuò)大的原因是鏈輪損壞初期不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)電流在出現(xiàn)較小波動(dòng)時(shí)，一般為2～3A左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到整定的保護(hù)電流，不能使保護(hù)及時(shí)動(dòng)作，很難發(fā)現(xiàn)有鏈輪已經(jīng)損壞。

4.2 具體解決方案

通過利用DCS控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)鏈板機(jī)故障并精細(xì)控制鏈板機(jī)停車的操作，現(xiàn)舉例1＃鏈板機(jī)的設(shè)計(jì)方案原理，2＃號(hào)同理。

4.2.1 設(shè)計(jì)程序及釋義

電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)1＃鏈板機(jī)的電機(jī)電流為27A，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中的長時(shí)間觀察，當(dāng)1＃鏈板機(jī)的電機(jī)電流達(dá)到29.5A時(shí)，就表示鏈板機(jī)的鏈輪有損壞，所以就有了以下的方案。

設(shè)置當(dāng)1＃鏈板機(jī)電機(jī)電流達(dá)到29.5A時(shí)，實(shí)現(xiàn)鏈板機(jī)停車。

因?yàn)殡姍C(jī)的啟動(dòng)電流本來就很大，所以設(shè)置電機(jī)啟動(dòng)時(shí)DCS不參與保護(hù)，即鏈板機(jī)啟動(dòng)時(shí)該保護(hù)不動(dòng)作。

由此方案設(shè)計(jì)了如圖1的1＃鏈板機(jī)的電流保護(hù)程序。

圖1 1＃鏈板機(jī)電機(jī)電流保護(hù)程序

P10＿162和P10＿181是TP定時(shí)器模塊，用于產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間一定的脈沖。

參數(shù)描述：IN——輸入PT延時(shí)時(shí)間；Q——輸出狀態(tài)；ET內(nèi)部時(shí)鐘。

圖2 定時(shí)模塊的時(shí)序圖

如果IN跳變?yōu)镺N，則Q變?yōu)镺N；內(nèi)部時(shí)鐘（ET）啟動(dòng)。

當(dāng)ET達(dá)到PT值，Q將變?yōu)镺FF（與IN無關(guān)）。

如果IN變?yōu)镺FF，內(nèi)部時(shí)鐘停止，ET＝0。

如果ET尚未達(dá)到PT值，ET不會(huì)受IN影響。

如果ET已達(dá)到PT值，且IN為OFF，則ET＝0，并且Q變?yōu)镺FF。

P10＿182是與模塊，是將輸入值進(jìn)行邏輯與操作，并將結(jié)果賦予輸出值：公式為OUT＝IN1 ＆IN2 ＆ … ＆INn。

P10＿166是或模塊，是將輸入值進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，并將結(jié)果賦予輸出值：公式為OUT＝IN1or IN2or…or INn。

P10＿175模塊是檢查第一個(gè)輸入值是否大于等于第二個(gè)輸入值，若是，則輸入值為ON，否則為OFF：公式為OUT＝ON if IN1≥IN2，OUT＝OFF if IN1＜IN2。

4.2.2 鏈板機(jī)DCS改造實(shí)現(xiàn)的功能

1）當(dāng)按下“V206aSP＿M(jìn) 1＃鏈板機(jī)關(guān)”的按鈕時(shí)，實(shí)現(xiàn)1＃鏈板機(jī)停車。

2）當(dāng)1＃斗提機(jī)和2＃斗提機(jī)全停的時(shí)候，依靠聯(lián)鎖裝置使1＃鏈板機(jī)自動(dòng)停車；當(dāng)1＃斗提機(jī)和2＃斗提機(jī)都在運(yùn)行或者其中有一臺(tái)運(yùn)行的時(shí)候，1＃鏈板機(jī)不停車。

3）當(dāng)1＃鏈板機(jī)電流顯示閥值（V206aAU.PV）大于等于設(shè)定值29.5A時(shí)，實(shí)現(xiàn)1＃鏈板機(jī)自動(dòng)停車；當(dāng)1＃鏈板機(jī)電流顯示閥值小于設(shè)定值29.5A時(shí)，1＃鏈板機(jī)不停車。

4）P10＿181和P10＿182模塊起的作用是，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)7s內(nèi)，P10＿175模塊的EN輸入值為0，已達(dá)到電機(jī)啟動(dòng)后7s內(nèi)，這個(gè)保護(hù)程序不參與保護(hù)。

5 改造后運(yùn)行情況和效果分析

經(jīng)過此次石灰鏈板機(jī)的DCS改造，取得良好的應(yīng)用效果。更加直觀的將鏈板機(jī)的運(yùn)行狀況呈現(xiàn)在操作人員面前，減少了操作工的工作強(qiáng)度，全面提升了對(duì)鏈板機(jī)的電氣自動(dòng)化管理水平。提高了系統(tǒng)可靠性，避免了鏈板機(jī)故障的擴(kuò)大化，保證了生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。在故障早期發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)停車檢修，減少了經(jīng)濟(jì)損失和維修費(fèi)用。該DCS系統(tǒng)提供了通訊接口，通過調(diào)制器與遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)連接，可并入全廠DCS管理網(wǎng)，為日后實(shí)現(xiàn)全廠安全生產(chǎn)過程監(jiān)控網(wǎng)提供了條件。

6 結(jié) 語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和DCS技術(shù)的發(fā)展，DCS以其高性價(jià)比、高可靠性、廣泛的適用性和組成控制系統(tǒng)的簡潔性等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，連云港堿廠石灰鏈板機(jī)的DCS改造是很有成效的，并達(dá)到了預(yù)期的效果。其簡單又方便的操作使操作人員勞動(dòng)負(fù)荷明顯減輕；設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行率大大提高。

［1］ 高永德.檢測與自動(dòng)化儀表［M］.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2000

［2］ 劉國海.集散控制與現(xiàn)場總線［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006

［3］ 邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000

［4］ 王愛廣，王琦.過程控制技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008