【文章內容簡介】 時電磁球閥通電。窯體靠自重把油缸中的油壓回到油箱，窯體向下滑行。碰到下限行程開關時，發(fā)出聲光報警信號，使油泵電機通電，同時電磁球閥斷電，窯體再次上行。液壓站這樣循環(huán)工作，使得窯體實現按上行→下行→上行→下行的方式運動。2) 超壓控制：當液壓系統(tǒng)的油壓達到系統(tǒng)中的一個壓力控制器的設定值時，發(fā)出聲光報警信號。 3) 油溫控制：用溫度控制器監(jiān)控油箱中的油溫。當油箱內油液溫度低于12℃時，電加熱器進入工作狀態(tài)，當油溫升到 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，壓力設定范圍 ～25MPa，AC 220V：3A。：WTZK50C，1 件，溫度設定范圍 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 電氣控制方案根據生產工藝和電氣控制目標，可以看出水泥回轉窯傳動系統(tǒng)屬典型的小型開關量輸入/輸出控制系統(tǒng)，控制要求和連鎖要求較多，且與回轉窯其它控制系統(tǒng)之間關聯密切，在調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鍵設備的核心作用，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 主電機為變頻調速電機，故采用變頻器控制其調速運行。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容多，工藝復雜，兩者均采用由PLC 控制的方式，利用 PLC 的硬件電路與軟件結合，實現擋輪液壓站、主減速機潤滑站的正常運轉與故障報警等控制功能。本套電控系統(tǒng)共設電控柜 2 個，電控箱 3 個。分別為＋AL0(主電機變頻調速控制柜)、＋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(主減速機潤滑站現場控制箱)。 控制箱框圖及其相關參數如圖 所示：圖 回轉窯控制箱框圖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絡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，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 、 控 制 技 術 和 網 絡 技 術 高 度 結 合 的 產 物 。 DCS 通 常 采用 若 干 個 控 制 器 （ 過 程 站 ） 對 一 個 生 產 過 程 中 的 眾 多 控 制 點 進 行 控 制 ， 各 控 制器 間 通 過 網 絡 連 接 并 可 進 行 數 據 交 換 。 操 作 采 用 計 算 機 操 作 站 ， 通 過 網 絡 與 控制 器 連 接 ， 收 集 生 產 數 據 ， 傳 達 操 作 指 令 。 因 此 ， DCS 的 主 要 特 點 歸 結 為 一句 話 就 是 ： 分 散 控 制 集 中 管 理 。 ② DCS 的 結 構 從 結 構 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 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 用 ， 目 前 國 內 紙 行 業(yè) 應 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 絡 接 口 和 I/O 組 成 。 操作方式設計① 集中/現場操作。大型水泥廠的控制系統(tǒng)現在均采用的是計算機集散型控制系統(tǒng)(DCS)，總廠控制室內是 DCS 系統(tǒng)的操作站(大多數由工業(yè)控制計算機、計算機網絡系統(tǒng)組成)，而分廠或車間的控制屬二級控制系統(tǒng)，現場設備屬三級控制系統(tǒng)。這三級控制系統(tǒng)之間可互相傳遞參數，其中總廠的 DCS 可直接發(fā)送命令啟動現場設備，而現場設備的重要參數又可傳遞到總控室，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)設計了集中和現場兩種操作方式，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；現場操作方式用于車間控制室內的操作?，F場控制站的主要任務是進行數據采集及處理； 根據控制程序來實施實時的過程量的控制；進行設備監(jiān)視和系統(tǒng)的測試與診斷。 現場控制站主要含以下內容：原料制備和石灰石預均化；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。根據具體情況由它們組成若干個現場控制站。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 機旁操作站全廠設若干套操作員站，它是對全生產線工況進行監(jiān)視、控制及操作的人機接口，主要完成數據、圖形及狀態(tài)的顯示，歷史數據的存檔，故障記錄，故障狀態(tài)顯示，報表打印以及工藝設備選擇，電機成組或單機的啟動、停車、急停、復位和數據給定等控制操作。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 經變壓器 TC1獲得 AC 110 V 的供電電源 (注：因無二次側為 AC 100 V 的變壓器，故選用二次側 AC 110 V，也可滿足 PLC 輸入模塊 AC 100V 電壓的要求)，AC 220V 經變壓器TC2 后變?yōu)?AC 24V。AC 220V 經一體化電源 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。該水泥窯的電氣設計按設計內容可分為如下幾部分：① 主回路設計、控制回路設計。② PLC 硬件配置。③ 梯形圖軟件設計。 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(窯內有較多的余料)的情況下發(fā)生變形，目前回轉窯中都設有余熱發(fā)電及重油發(fā)電設備，停電后自發(fā)的電還可以利供窯系統(tǒng)工作用，停電對窯內生產的影響小一些。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有一個輔助減速機。回轉窯系統(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 當轉換開關 3SA 處于現場操作位置時，通過輔助電機現場操作箱上的起停按鈕直接控制電機運轉。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。3KM 常開觸點是為自保而設計的。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€典型的正反轉電路，當正轉按鈕 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計的。在正轉電路里加入了一個 4KM2 反轉接觸器的常閉觸點，這樣就保證了正轉時不能反轉。反轉電路同正轉電路原理相同，但是串入了正轉接觸器 4KM1的常閉觸點，從而保證正轉和反轉之間的互鎖。正轉(或反轉)接觸器線圈帶電后，通過主回路中相應的主觸點 4KM1(或 4KM2)吸合，使電機帶電后正轉(或反轉)。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備的關鍵性能。PLC 由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的 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，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應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，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)