摘要：主要介紹在德國(guó)BSH公司引進(jìn)的α一石膏粉液相法生產(chǎn)線上，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的DCS控制技術(shù)的應(yīng)用。闡述DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)成和功能、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及控制方法。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，DCS控制系統(tǒng)完全滿足生產(chǎn)的需要并且達(dá)到了精確控制，從而提高了生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)，α一石膏粉，生產(chǎn)應(yīng)用，控制精確，提高產(chǎn)品質(zhì)量

Application of DCS Control System in α Plaster Production

Abstrac:This paper introduces the advanced DCS control technology in China，which used in eplaster production line importedfrOm BSH company of Germany．It expatiates the structure and function of DCS control system。hardware design．softwaredesign and control method． Keywords：DCS control system，α plaster，production application，precise control，improving the product quality 　　近年來(lái)，山東金信新型建材有限公司引進(jìn)了德國(guó)BSH公司先進(jìn)的α一石膏液相法生產(chǎn)工藝設(shè)備，與之配套的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備也采用了先進(jìn)的DCS控制技術(shù)，從而提高了自動(dòng)化生產(chǎn)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量。本文介紹該項(xiàng)目中的DCS設(shè)計(jì)與應(yīng)用。 [b]1 DCS硬件構(gòu)成和功能 1．1生產(chǎn)工藝流程[/b] 1.2 DCS系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 　　該項(xiàng)目選用ABB Industrial IT Freelance控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是面向工廠自動(dòng)化的新一代開(kāi)放式DCS系統(tǒng)，全面支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全局一體化編程。 1.2.1 硬件配置 　　三個(gè)操作員站（OS），其中一個(gè)操作員站兼工程師站（ES），配置1套ABB AC 800F控制站以及3個(gè)遠(yuǎn)程I／O站：①1號(hào)I／O控制站：破碎、預(yù)粉磨；②2號(hào)I／O控制站：α細(xì)磨、輸送；③3號(hào)I／O控制站：α混合、輸送。 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)通訊 　　根據(jù)系統(tǒng)要求通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為2層： 　　第一層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，實(shí)現(xiàn)控制器與I／O模件及智能儀表的通信，用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，傳輸介質(zhì)采用標(biāo)準(zhǔn)Profibus—DP雙絞線。 　　第二層為中央監(jiān)控層，實(shí)現(xiàn)各控制器之間及與操作員站、工程師站的通信，系統(tǒng)通信采用TCP／IP協(xié)議以太網(wǎng)，傳輸介質(zhì)為以太網(wǎng)雙絞線，通信速率為1OMB。 1.2.3 操作員站概述 　　1）作員站硬件選用適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的PC機(jī)。 　　2）該系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)操作員站，操作員站安裝DigiVis 6．1軟件，操作界面及菜單為中文。 　　3）操作員站軟件運(yùn)行在Windows 2000操作系統(tǒng)上。 　　4）操作員站使用以太網(wǎng)與過(guò)程站及其它設(shè)備進(jìn)行通信，由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為全局，所以操作員站之間數(shù)據(jù)及畫面完全可以共享，互為冗余備份。 　　5）顯示功能：系統(tǒng)診測(cè)顯示、趨勢(shì)顯示，實(shí)時(shí)操作記錄及打印。 　　6）操作功能：操作方式為鼠標(biāo)操作，同時(shí)也支持鍵盤快捷鍵操作方式。 　　7）由于系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)方式，操作員站的所有標(biāo)簽數(shù)據(jù)直接與過(guò)程站進(jìn)行存取，所以數(shù)據(jù)更新速率較快，所有軟手操也可以快速被過(guò)程站響應(yīng)。 1．2．4 工程師站概述 　　該系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)工程師站（兼做操作員站），安裝DigiTool6．1版本軟件，運(yùn)行在Windows 2000系統(tǒng)上。 　　工程師站使用以太網(wǎng)與過(guò)程站進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)硬件編輯、現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程站編程、操作員站組態(tài)、一體化編程及調(diào)試。DigiTool軟件支持現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取與編程功能。 　　編程語(yǔ)言與圖形化編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)IEC1131—3完全兼容，根據(jù)實(shí)際控制要求可任意選用FBD、LD、IL、SFC等方式。系統(tǒng)具備大量標(biāo)準(zhǔn)功能塊及功能子程序，編程結(jié)構(gòu)采用項(xiàng)目樹(shù)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)內(nèi)的變量實(shí)現(xiàn)共享，系統(tǒng)具備選擇部分、修改部分、全部下裝功能。 　　通過(guò)軟件可以離線編程，在線修改參數(shù)，被修改的參數(shù)具備自動(dòng)備份功能可以恢復(fù)。 2 軟件設(shè)計(jì) 　　整個(gè)DCS控制組態(tài)在DigiTool V6．1版軟件上進(jìn)行。具體編程步驟簡(jiǎn)述如下： 　　1）項(xiàng)目樹(shù)建立。規(guī)劃系統(tǒng)資源，如指定過(guò)程站名稱：①1號(hào)l／O控制站，破碎、預(yù)粉磨；② 2號(hào)I／O 控制站，僅細(xì)磨、輸送；③3號(hào)I／O控制站，α混合、輸送。 　　2）硬件設(shè)備編輯。按照硬件實(shí)際配置在組態(tài)軟件中完成硬件安裝、參數(shù)設(shè)置、通道定義，各過(guò)程站和操作員站的IP地址設(shè)定等。3）程序組態(tài)。在各自分布的過(guò)程站級(jí)資源底下進(jìn)行，首先將各過(guò)程站內(nèi)控制的項(xiàng)目進(jìn)行分類，分為不同子任務(wù)，根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)將監(jiān)控和調(diào)節(jié)任務(wù)采用FBD圖方式進(jìn)行編程，連鎖控制采用LD圖形式進(jìn)行編程。 　　4）操作員站組態(tài)。填寫參數(shù)完成系統(tǒng)預(yù)定義顯示的組態(tài)，然后進(jìn)行用戶流程圖組態(tài)，采用導(dǎo)人位圖文件的方法直接生成靜態(tài)圖形，在此基礎(chǔ)上直接做各位號(hào)的動(dòng)態(tài)。 　　5）系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)程序支持在線參數(shù)整定和修改，由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為全局，支持系統(tǒng)全范圍的一體化調(diào)試。 3 控制方法 　　在編程方面，采用了直觀的LD梯形圖，把各個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)停止采用了連鎖控制，在料倉(cāng)的前端設(shè)備為一個(gè)組，啟動(dòng)順序1→2→3→4，停止順序?yàn)?→3→2→1，把各設(shè)備的故障信號(hào)串聯(lián)其中，如當(dāng)2設(shè)備有故障時(shí)，設(shè)備2、1會(huì)即時(shí)停止。在模擬量采集方面，通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換，適當(dāng)?shù)脑诮缑嫔线M(jìn)行顯示，并采用邏輯運(yùn)算（例如PID運(yùn)算、數(shù)字加減等），參與控制。變頻器的給定，采用給定頻率的方法，經(jīng)過(guò)模塊轉(zhuǎn)換成4～20mA或0～DC 5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸入到變頻器，把變頻器的反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換傳回DCS，經(jīng)數(shù)字換算，進(jìn)行界面顯示等應(yīng)用。 4 生產(chǎn)應(yīng)用 　　在實(shí)際應(yīng)用中DCS控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)各個(gè)流程做到精確控制。原材料經(jīng)過(guò)人工篩選后，經(jīng)過(guò)一、二級(jí)鄂式破碎機(jī)破碎，進(jìn)入到兩個(gè)塊料倉(cāng)儲(chǔ)存，料倉(cāng)配有高低料位顯示，上有電動(dòng)擋板閥根據(jù)料位的高低進(jìn)行分料儲(chǔ)存，一個(gè)倉(cāng)滿，料自動(dòng)進(jìn)入到另外一個(gè)塊料倉(cāng)。塊料倉(cāng)下各有一臺(tái)皮帶計(jì)量稱，由配套的控制器調(diào)節(jié)中控給定的流量，并把徇時(shí)流量傳回中控，累計(jì)并顯示。粉磨設(shè)備電機(jī)功率較大，安裝智能轉(zhuǎn)換模塊，把互感器檢測(cè)的0-5A交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA直流信號(hào)，提供給DCS系統(tǒng)，在畫面上顯示，當(dāng)電流超過(guò)額定電流的120％時(shí)，到1min停機(jī)保護(hù)。 　　選粉機(jī)轉(zhuǎn)子采用變頻器控制，由中控設(shè)定運(yùn)行頻率，并反饋4～20mA的直流信號(hào)顯示，粉儲(chǔ)存料倉(cāng)有高低料位，倉(cāng)上設(shè)備有兩個(gè)電磁閥控制的氣動(dòng)閥進(jìn)行料的分配，一個(gè)倉(cāng)滿，自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一個(gè)料倉(cāng)。 　　α濕法反映車間是德國(guó)BSH公司提供的西門子S7—400控制系統(tǒng)，車間喂料時(shí)提供給DCS開(kāi)停數(shù)字量信號(hào)，來(lái)啟動(dòng)停止喂料設(shè)備，粉倉(cāng)下的變頻器及時(shí)調(diào)節(jié)下料速度控制下料量，并顯示反饋值。 　　α基料儲(chǔ)存分到三個(gè)料倉(cāng)，料倉(cāng)采用了德國(guó)VEGA公司的纜式雷達(dá)料位儀，提供4～20mA信號(hào)表示料位的百分比，并通過(guò)DCS的模擬量輸出模塊提供4-20mA信號(hào)給S7—400控制系統(tǒng)顯示，根據(jù)料位選擇料倉(cāng)，提供每個(gè)料倉(cāng)上氣動(dòng)閥的開(kāi)停?；峡梢园b的同時(shí)，并可以輸送到細(xì)磨設(shè)備進(jìn)行細(xì)磨，喂料倉(cāng)下的螺旋喂料稱由控制器控制流量，由中控給定喂料量并反饋，進(jìn)行顯示和累計(jì)，磨機(jī)采用電流測(cè)量同粉磨設(shè)備，顯示電流，并控制過(guò)載，中控人員根據(jù)電流變化來(lái)給定喂料量的大小。 　　選粉也是采用變頻器控制，給定頻率并反饋信號(hào)。 　　細(xì)磨儲(chǔ)存分三個(gè)料倉(cāng)，根據(jù)不同的細(xì)度，進(jìn)行來(lái)選擇哪個(gè)料倉(cāng)，倉(cāng)下有變頻器控制下料速度到混合機(jī)，混合機(jī)上面有稱重計(jì)量，根據(jù)配方的要求，同時(shí)添加不同的物料，調(diào)整混合時(shí)間進(jìn)行混合，混合完成進(jìn)入到成品倉(cāng)進(jìn)行計(jì)量包裝。 　　從技術(shù)指標(biāo)和儀一型石膏顯微照片的比較可以看出：采用先進(jìn)的DCS控制技術(shù)液相法生產(chǎn)制得α一型石膏晶體結(jié)晶特別完善，純度特別高，使其機(jī)械性能大大提高，其干燥轉(zhuǎn)化完全、規(guī)則，因而所得產(chǎn)品強(qiáng)度高、硬度大，膨脹系數(shù)小。 5 結(jié)束語(yǔ) 　　1）DCS控制系統(tǒng)，對(duì) 一石膏粉液相法生產(chǎn)線的各個(gè)生產(chǎn)流程做到精確控制。 　　2）采用DCS控制液相法生產(chǎn)的α-型高強(qiáng)度石膏，其發(fā)育而成的石膏晶體完善，純度高，其機(jī)械性能大大提高，干抗壓強(qiáng)度在50MPa以上，制品具有強(qiáng)度高、硬度大、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。 　　3）DCS控制技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)石膏粉體生產(chǎn)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、裝備改造升級(jí)方面具有推廣意義。同時(shí)適用于其他非金屬礦粉體生產(chǎn)線的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) [1]邵衛(wèi)宏．DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)爐窯上的應(yīng)用[J]工業(yè)爐，2008（1） [2]胡興利．DCS系統(tǒng)在預(yù)焙陽(yáng)極余熱發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用[J]．金屬世界，2007（6） [3]鄧防 DCS在多臺(tái)電爐控制中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J]．工業(yè)加熱，2005（5） [4]范健．DCS控制系統(tǒng)在煤頭大化肥裝置的應(yīng)用[J]化工設(shè)計(jì)，2008（1）