【摘 要】 隨著國內(nèi)加氣混凝土控制技術的高速發(fā)展，及人工成本的日益增加，對加氣混凝土設備進行自動化控制改造，是當前行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文以作者所在單位生產(chǎn)線為基礎，對蒸養(yǎng)工段進行了自動化控制的設計，在實際應用中取得良好的使用效果及經(jīng)濟效益，為企業(yè)發(fā)展提供了動力。

1 引言

DCS 系統(tǒng)#早由霍尼韋爾在 20 世紀 70 年代推出，它結合了計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術和自動控制技術，它是一種新型控制系統(tǒng)，專注于風險分散和控制優(yōu)化。它由集中管理、分散控制和通信網(wǎng)絡三大部分組成。自問世以來，已經(jīng)發(fā)展到第四代產(chǎn)品。可以說，無論在國內(nèi)外，分布式控制系統(tǒng)的應用已經(jīng)形成了穩(wěn)定成熟的環(huán)境 [1-4] 。

2 蒸養(yǎng)工段簡介

我司當前的蒸養(yǎng)工段按功能由五個部分組成，主蒸汽部分、抽真空部分、升溫部分、降溫部分、蒸壓釜部分 [5] 。其中，主蒸汽部分，由蒸汽管道、電動閘閥、電動調(diào)節(jié)閥、溫度變送器、壓力變送器及蒸汽噴射式混合器組成，其作用是為蒸養(yǎng)工段提供蒸汽；抽真空部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力變送器、抽真空分汽缸及水環(huán)式真空泵組成，其作用是抽出蒸壓釜內(nèi)的空氣；升溫部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力變送器及升溫分汽缸組成，其作用是將蒸汽分別送入各蒸壓釜；降溫部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力變送器、降溫分汽缸、管殼式換熱及水環(huán)式真空泵組成，其作用是將各蒸壓釜內(nèi)的蒸汽導入噴射泵，并將剩余的蒸汽進行換熱處理；蒸壓釜部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力變送器、溫度變送器、疏水管道及各蒸壓釜組成，其作用是對半成品進行蒸養(yǎng)。

3 電氣控制原理設計

在蒸養(yǎng)工段中，電氣設備包括電動截止閥、電動調(diào)節(jié)閥、電機、溫度變送器及壓力變送器，每種設備在工段中都有其特定的作用，在此，根據(jù)設備的作用設計相應的電氣原理。

3.1 電機電氣控制原理設計

電機的啟動控制功能，不僅需具備遠程控制功能，為了設備的維護安全，也應具備就地的控制功能。同時，滿足系統(tǒng)自動控制要求，為電機設計運行、合閘、備妥、故障信號。在電機故障運行時，需要采取有效的措施切斷電機運行，在此設計使用熱繼電器作為保護。

3.2 電動閘閥電氣控制原理設計

電動閥本身的操作在面板上具有遠程就地切換功能。因此，在電氣原理的設計中，沒有必要考慮控制電路中的遠程切換開關設計。在系統(tǒng)的使用中，電動閘閥用于控制管道氣體的流通與斷開，閥門應具備開關驅(qū)動信號，及相應的動作反饋信號，同時，考慮介質(zhì)是高壓和高溫蒸汽，出于保護安全考慮，還應該有閥門動作過程發(fā)生堵轉(zhuǎn)情況的過力矩狀態(tài)信號反饋。

3.3 電動調(diào)節(jié)閥電氣控制原理設計

電動調(diào)節(jié)閥也應用于系統(tǒng)設計中的排氣蒸汽管。與截止閥不同，調(diào)節(jié)閥是閥門位置控制，可在 0%和 100%開度之間連續(xù)調(diào)節(jié)。連續(xù)控制動作需要連續(xù)控制信號，采用 4～20mA 用作調(diào)節(jié)閥輸入控制信號，4～20mA 用作調(diào)節(jié)閥位置反饋信號。

3.4 溫度與壓力變送器的電氣控制原理設計

目前變送器的信號傳輸方式主要有三種：兩線制傳輸、三線制傳輸、四線制傳輸。兩線制傳輸與其他兩種類型的相比，具有高精度非線性校正，準確度高于其他兩種，因此設計采用兩線制變送器。

4 系統(tǒng)的 I/O 點接線設計

本系統(tǒng)是以我司當前使用的新華 XDC-800 系統(tǒng)為基礎進行設計，設備均接入當前系統(tǒng)的空余 I/O 點。

4.1 系統(tǒng)電氣設備控制點數(shù)統(tǒng)計

統(tǒng)計各電氣設備及檢測單元的控制點數(shù)統(tǒng)計如表

1。

根據(jù)表 1，統(tǒng)計蒸養(yǎng)系統(tǒng)所有電氣設備的總 I/O 點數(shù)：AI，19；AO，4；DI，226；DO，70。

4.2 各 I/O 點的命名及系統(tǒng)接入端設計

同一設備 I/O 點采用同一前綴，設備 I/O 點根據(jù)功能，設計相應后綴，同一設備同類 I/O 點應相鄰接入卡件，I/O 點按卡件端子自上而下接入。

5 系統(tǒng)自動控制邏輯設計

5.1 單體設備的邏輯設計

為滿足系統(tǒng)自動控制要求，單體設備應具備自動運行觸發(fā)功能，自動觸發(fā)指令由各設備自身的功能進行好立的邏輯設計，并且需要在設備允許動作條件滿足情況下，才能使輸出有效；也應該具備人工操作干預功能，以備特殊情況下人工干預系統(tǒng)運行；#后，對于涉及安全性問題重要的設備，應該設計強制設備動作功能，作為#后一道設備保護措施，在緊急狀態(tài)，無視其他操作指令，強制關閉設備�？傮w來說，設備動作邏輯應遵循：強制操作指令＞人工操作指令＞自動控制指令。

在設計設備反饋信號控制邏輯時，應遵循當輸出指令發(fā)出一定時間后，仍沒采集到相應的反饋信號，認為設備動作失敗，復位輸出信號，同時如果在運行過程，有故障信號反饋至系統(tǒng)，認為設備故障，復位輸出信號。以 VA435 閥為例，設計控制邏輯，如圖 1，其他設備按自身的動作要求及上述的功能要求，進行了邏輯設計，不在此詳細列舉。

5.2 系統(tǒng)步驟順控邏輯設計

蒸養(yǎng)工藝大致流程如下：

從蒸養(yǎng)工藝的流程來看，工藝過程可以采用步驟順序動作的邏輯進行設計，每當動作一個步驟，輸出相應設備的 DO，相應的設備動作信號反饋至系統(tǒng)時，再動作下一個步驟，當沒有接收相應設備的反饋信號時，保持輸出狀態(tài)，設備的輸出則由單體設備的控制邏輯進行判斷，如此反復，直到#后的設備動作完成，而每一步的動作步驟，則作為系統(tǒng)中單體設備的自動啟動或者自動停止的觸發(fā)信號。

以 435 蒸壓釜為例，進行步驟順控邏輯設計。435#蒸壓釜蒸養(yǎng)順控邏輯編程如圖 2，其他釜均按此邏輯進行邏輯設計，不在此詳細列舉。

6 系統(tǒng)組態(tài)界面設計

系統(tǒng)的組態(tài)設計，應能滿足系統(tǒng)對設備的需求，通過彈出窗口，對每個設備的操作組態(tài)加以好立區(qū)分。每個設備的操作組態(tài)都需要具備開閥按鈕、關閥按鈕、手動切換按鈕、自動切換按鈕、設備名稱、設備報警確認、設備故障信息、設備參數(shù)設定等。同時，根據(jù)系統(tǒng)功能的差別，區(qū)分設計各功能段的操作按鈕及參數(shù)設定。

為方便監(jiān)盤人員實時掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)，將各種系統(tǒng)報警信號設計在相關設備附近，加上閃爍功能及顏色區(qū)分；將各種變送器檢測信號根據(jù)現(xiàn)場實際位置，標示在組態(tài)界面的相應區(qū)域。同時，對系統(tǒng)各設備的運行及停機狀態(tài)用綠色及紅色加以區(qū)分。

根據(jù)以上的設計要求，設計出如圖 3 的系統(tǒng)組態(tài)界面圖。

7 系統(tǒng)調(diào)試

7.1 單體設備調(diào)試

單體設備的調(diào)試包括設備 I/O 點調(diào)試及設備動作調(diào)試。

I/O 點調(diào)試，shou先對所設計的設備接入 I/O 點進行現(xiàn)場核對，檢查是否每一個 I/O 信號都與設計匹配，校準溫度、壓力變送器現(xiàn)場數(shù)值與系統(tǒng)信號的偏差。設備動作調(diào)試，shou先對系統(tǒng)中的電氣設備給出短脈沖輸出信號，試啟動檢查設備是否存在問題，然后再給出正常的長輸出，檢查設備運行是否穩(wěn)定。

7.2 系統(tǒng)模擬自動運行調(diào)試

模擬自動運行調(diào)試時，從安全的角度出發(fā)，采用虛擬給定壓力、溫度的方式進行，不實際使用蒸汽。給定系統(tǒng)自動運行觸發(fā)信號，檢查系統(tǒng)的順控流程是否正常，同時修改工段的目標參數(shù)，檢查系統(tǒng)是否按目標參數(shù)運行，給定設備故障信號，檢查系統(tǒng)中的設備是否及時作出保護動作。

8 結束語

本文所設計的加氣混凝土自動蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)，在實際投運中取得了良好的效果，系統(tǒng)實現(xiàn)全自動穩(wěn)定運行，減輕運行監(jiān)控人員的操作強度，設備故障時做出了及時的系統(tǒng)動作、安全報警、安全保護，保障了設備和系統(tǒng)的安全；同時工段的全自動運行，為企業(yè)管理人員提供高效的管理手段，有效提高企業(yè)整體效益。