【文章內(nèi)容簡介】 15℃時(利用該溫度控制器的切換差)，電加熱器自動切斷。4) 壓差控制：本液壓站設(shè)有 3 個濾油器，當濾油器進出口兩端壓差達到或超過 MPa 時，發(fā)出濾芯堵塞聲光報警信號。型號為 TE326 型的擋輪液壓站，含有如下的電器組件：：YB100L14V1，2 件，AC 380V，50Hz。：23QDF6B/，1 件，DC 24V。：SRY2220/1，1 件，1kW，AC 220V。 ：D505/18D，1 件，壓力設(shè)定范圍 ～25MPa，AC 220V：3A。：WTZK50C，1 件，溫度設(shè)定范圍 10～40℃，AC 380V：3A；DC 220V：(阻性負載)。：CSV，3 件，DC 24V：2A，AC 220V：，△P=。擋輪液壓站見圖 。圖 擋輪液壓站 電氣控制方案根據(jù)生產(chǎn)工藝和電氣控制目標，可以看出水泥回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)屬典型的小型開關(guān)量輸入/輸出控制系統(tǒng)，控制要求和連鎖要求較多，且與回轉(zhuǎn)窯其它控制系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)密切，在調(diào)試中需不斷對其改進和擴充。若采用繼電接觸器控制，則只能接成固定線路，靈活性太差，也不能滿足水泥窯車間煅燒關(guān)鍵設(shè)備的核心作用，故采用 PLC 為核心的電氣控制方案。電氣總圖如圖 所示。 203。174。196。224。210。164。181。178。194。214。210。186。209。185。213。190。184。168。181。231。187。3 M214。247。188。245。203。217。187。214。247。181。231。187。M247。245。187。191。216。198。207。228。214。188。203。217。200。243。172。213。190。179。161。214。163。171。AX1184。168。231。191。216。207。228。3163。171。AL1163。171。0191。216。202。210。163。171。AX2200。188。201。213。208。161。179。181。191。216。214。198。207。228。4 M179。246。193。207。182。203。189。248。193。207。182。 163。171。AL0186。247。181。231。187。177。228。203。217。191。185。241。1PC161。162。210。209。185。213。190。188。176。200。243。172。216。214。X184。168。198。207。2186。201。208。179。3245。179。161。207。228。圖 電氣總圖如圖中所示，水泥窯主要分為三段控制：進料端、電機端、燃燒小車端。這三個端子在水泥窯上由擋輪液壓站；電機包括主電機、主減速電機和輔助電機組成；燃燒小車接觸器。具體方案如下：① 主電機為變頻調(diào)速電機，故采用變頻器控制其調(diào)速運行。② 輔助電機、燃燒小車的控制比較簡單，直接用繼電接觸器控制其運行。③ 擋輪液壓站、主減速機潤滑站因控制內(nèi)容多，工藝復(fù)雜，兩者均采用由PLC 控制的方式，利用 PLC 的硬件電路與軟件結(jié)合，實現(xiàn)擋輪液壓站、主減速機潤滑站的正常運轉(zhuǎn)與故障報警等控制功能。本套電控系統(tǒng)共設(shè)電控柜 2 個，電控箱 3 個。分別為＋AL0(主電機變頻調(diào)速控制柜)、＋AL1(PLC、液壓站及潤滑站控制柜)，＋AX1(輔助電機控制箱)、＋AX2(燃燒小車控制箱)、＋AX3(主減速機潤滑站現(xiàn)場控制箱)。 控制箱框圖及其相關(guān)參數(shù)如圖 所示：圖 回轉(zhuǎn)窯控制箱框圖3 水泥窯控制方式 操作方式 DCS 介紹DCS 是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System） ，在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等 4C 技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。① DCS 的 特 點 DCS 是 計 算 機 技 術(shù) 、 控 制 技 術(shù) 和 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 高 度 結(jié) 合 的 產(chǎn) 物 。 DCS 通 常 采用 若 干 個 控 制 器 （ 過 程 站 ） 對 一 個 生 產(chǎn) 過 程 中 的 眾 多 控 制 點 進 行 控 制 ， 各 控 制器 間 通 過 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 并 可 進 行 數(shù) 據(jù) 交 換 。 操 作 采 用 計 算 機 操 作 站 ， 通 過 網(wǎng) 絡(luò) 與 控制 器 連 接 ， 收 集 生 產(chǎn) 數(shù) 據(jù) ， 傳 達 操 作 指 令 。 因 此 ， DCS 的 主 要 特 點 歸 結(jié) 為 一句 話 就 是 ： 分 散 控 制 集 中 管 理 。 ② DCS 的 結(jié) 構(gòu) 從 結(jié) 構(gòu) 上 劃 分 ， DCS 包 括 過 程 級 、 操 作 級 和 管 理 級 。 過 程 級 主 要 由 過 程 控制 站 、 I/O 單 元 和 現(xiàn) 場 儀 表 組 成 ， 是 系 統(tǒng) 控 制 功 能 的 主 要 實 施 部 分 。 操 作 級 包括 ： 操 作 員 站 和 工 程 師 站 ， 完 成 系 統(tǒng) 的 操 作 和 組 態(tài) 。 管 理 級 主 要 是 指 工 廠 管理 系 統(tǒng) （ MIS 系 統(tǒng) ） ， 作 為 DCS 更 高 層 次 的 應(yīng) 用 ， 目 前 國 內(nèi) 紙 行 業(yè) 應(yīng) 用 到 這 一層 的 系 統(tǒng) 較 少 。 ③ DCS 的 控 制 程 序DCS 的 控 制 決 策 是 由 過 程 控 制 站 完 成 的 ， 所 以 控 制 程 序 是 由 過 程 控 制 站 執(zhí)行 的 。 ④ 過 程 控 制 站 的 組 成DCS 的 過 程 控 制 站 是 一 個 完 整 的 計 算 機 系 統(tǒng) ， 主 要 由 電 源 、 CPU（ 中 央 處理 器 ） 、 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 和 I/O 組 成 。 操作方式設(shè)計① 集中/現(xiàn)場操作。大型水泥廠的控制系統(tǒng)現(xiàn)在均采用的是計算機集散型控制系統(tǒng)(DCS)，總廠控制室內(nèi)是 DCS 系統(tǒng)的操作站(大多數(shù)由工業(yè)控制計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成)，而分廠或車間的控制屬二級控制系統(tǒng)，現(xiàn)場設(shè)備屬三級控制系統(tǒng)。這三級控制系統(tǒng)之間可互相傳遞參數(shù)，其中總廠的 DCS 可直接發(fā)送命令啟動現(xiàn)場設(shè)備，而現(xiàn)場設(shè)備的重要參數(shù)又可傳遞到總控室，并在計算機屏幕上顯示其實時的狀態(tài)信息。所以該系統(tǒng)設(shè)計了集中和現(xiàn)場兩種操作方式，集中操作適用于水泥窯接收來自于總控制室的啟動/停止信號(以無源接點的方式)，控制水泥窯、擋輪液壓站、主減速機潤滑站的啟停；現(xiàn)場操作方式用于車間控制室內(nèi)的操作?，F(xiàn)場控制站的主要任務(wù)是進行數(shù)據(jù)采集及處理； 根據(jù)控制程序來實施實時的過程量的控制；進行設(shè)備監(jiān)視和系統(tǒng)的測試與診斷。 現(xiàn)場控制站主要含以下內(nèi)容：原料制備和石灰石預(yù)均化；生料粉磨；生料配料；廢氣處理；窯尾分解；筒體溫度掃描；燒成窯頭控制；窯頭看火；煤磨控制；熟料配料；水泥粉磨和輸送等等。根據(jù)具體情況由它們組成若干個現(xiàn)場控制站。② 本柜/機旁操作。本柜操作適用于在車間控制柜的面板上進行操作，機旁操作適用于檢修時用現(xiàn)場操作箱的控制裝置進行操作。 水泥窯三級操作方式示意圖見圖 。 185。164。210。181。191。216。214。198。188。203。227。187。220。179。167。214。208。196。191。216。198。202。210。DCS212。182。179。204。178。217。247。179。181。188。228。191。231。185。241。178。163。171。AL0181。231。191。216。185。241。163。171。AL1181。231。191。216。185。241。163。171。AX2181。231。191。216。207。228。163。171。AX1181。231。191。216。207。228。163。171。AX3181。231。191。216。207。228。203。174。196。224。210。164。201。232。177。184。207。214。179。161。191。198。207。228。187。197。212。178。217。247。圖 水泥窯三級操作方式示意圖 機旁操作站全廠設(shè)若干套操作員站，它是對全生產(chǎn)線工況進行監(jiān)視、控制及操作的人機接口，主要完成數(shù)據(jù)、圖形及狀態(tài)的顯示，歷史數(shù)據(jù)的存檔，故障記錄，故障狀態(tài)顯示，報表打印以及工藝設(shè)備選擇，電機成組或單機的啟動、停車、急停、復(fù)位和數(shù)據(jù)給定等控制操作。各個操作站可以互為備用。 與外界的連鎖信號水泥窯與其它設(shè)備及全廠總控制室之間有相當多的連鎖控制，這些連鎖都是從各自電控柜中的端子板上引入或引出的。水泥窯向外界提供的連鎖信號有：① 主電機運行、跳閘信號。② 輔助電機運行信號。③ 主減速機潤滑站正常信號。 ④ 擋輪液壓站、主減速潤滑站備妥信號、故障信號。 來自于外界的連鎖信號有： 1) 來自于總控制室的擋輪液壓站、主減速機潤滑站啟動/停止信號。 2) 來自主電機控制柜的主機運行信號(因這部分圖紙省略，暫將其作為外部信號)。 配電系統(tǒng)由三相四線制取一相和地所得控制電壓為交流 220V，AC 220V 經(jīng)變壓器、一體化電源等裝置后獲得控制系統(tǒng)所需各種等級的電壓。因為擋輪液壓站的電磁球閥工作電壓為 DC 24V，擋輪液壓站與減速機潤滑站的壓差開關(guān)工作電壓均為 AC 24 V，PLC 輸入模塊電壓為 AC 100V，PLC 輸出模塊需 DC 24V 的電壓，所以要求配電系統(tǒng)輸出以上幾種等級的電壓，以滿足不同的需要。AC 220V 經(jīng)變壓器 TC1獲得 AC 110 V 的供電電源 (注：因無二次側(cè)為 AC 100 V 的變壓器，故選用二次側(cè) AC 110 V，也可滿足 PLC 輸入模塊 AC 100V 電壓的要求)，AC 220V 經(jīng)變壓器TC2 后變?yōu)?AC 24V。AC 220V 經(jīng)一體化電源 Q 獲得 DC 24V，可供 PLC 輸出模塊 Z16TD2(接 DC 24 V 指示燈)使用。PLC 另一輸出模塊 Z8TR1 要求電壓為 AC 200V，可直接用 AC 220 V 替代。在配電回路中均加低壓斷路器 QFQFQF6進行保護。該水泥窯的電氣設(shè)計按設(shè)計內(nèi)容可分為如下幾部分：① 主回路設(shè)計、控制回路設(shè)計。② PLC 硬件配置。③ 梯形圖軟件設(shè)計。 在下面的章節(jié)中將作詳細的介紹。L1N163。QF2L134L1N1L12N161。171。20 V161。 163。TCLN1L13N161。171。20 V161。4 163。TCL1 1163。QF342161。171。20 V163。Q161。24L171。1163。F62L163。171。34圖 水泥窯配電原理圖4 硬件電路設(shè)計 輔助電機的控制輔助電機主要是為防止突然斷電，窯體在高溫、重載(窯內(nèi)有較多的余料)的情況下發(fā)生變形，目前回轉(zhuǎn)窯中都設(shè)有余熱發(fā)電及重油發(fā)電設(shè)備，停電后自發(fā)的電還可以利供窯系統(tǒng)工作用，停電對窯內(nèi)生產(chǎn)的影響小一些。在砌磚或檢修時要用輔助電機進行帶動。開窯時也要用輔助馬達來幫助起動，這樣可以減少開窯起動時的能耗。輔助馬達與主減速機之間還設(shè)有一個輔助減速機?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)一般布置了一到兩臺汽油電機的寸步電機。輔助電機可通過兩條途徑啟動運行：① 當轉(zhuǎn)換開關(guān) 3SA 處于現(xiàn)場操作位置時，通過輔助電機現(xiàn)場操作箱上的起停按鈕直接控制電機運轉(zhuǎn)。② 在主減速機潤滑站工作正常時，表示主減速機潤滑站工作正常的接觸器2KA5 常開觸點閉合。LS 是主電機/輔助電機的限位器，當它打在閉合端時，表示輔助電機處于工作狀態(tài)。此時按下起動按鈕 3SB1，3KM 接觸器線圈得電，輔助電機運轉(zhuǎn)。3KM 常開觸點是為自保而設(shè)計的。輔助電機主控回路和控制回路中低壓斷路器 3QF3QF2 及熱繼電器 3KR3KR2 主要起過熱過載的保護作用。當按下停止按鈕 3SB2 時，接觸器 3KM 線圈失電，輔助電機停止運行。 燃燒小車的控制燃燒小車電機同樣采用直接起動方式?？刂苹芈肥且粋€典型的正反轉(zhuǎn)電路，當正轉(zhuǎn)按鈕 4SB1 按下時，4KM1 接觸器線圈帶電吸合。4KM1 常開觸點是為自保而設(shè)計的。在正轉(zhuǎn)電路里加入了一個 4KM2 反轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸點，這樣就保證了正轉(zhuǎn)時不能反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)電路同正轉(zhuǎn)電路原理相同，但是串入了正轉(zhuǎn)接觸器 4KM1的常閉觸點，從而保證正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間的互鎖。正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))接觸器線圈帶電后，通過主回路中相應(yīng)的主觸點 4KM1(或 4KM2)吸合，使電機帶電后正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))。主回路及控制回路中的低壓斷路器 4QF4QF2 及熱繼電器 4KR 起過熱過載保護作用。 PLC 硬件配置 PLC 基本知識①PLC 的特點1) 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2) 配套齊全，功能完善，適用性強PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3) 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工