INFI-90系統在水泥行業煤磨自動控制中的應用
我廠應用的INFI-90集散控制系統是美國Bailey公司生產的，具有可靠性高，系統結構合理，易于程序的開發，等諸多優點。該系統由三大部分組成：操作員接口站（OIS）和工程師工作站（EWS）;通訊網絡和計算機接口單元（ICI）;過程控制單元（PCU）。其通訊網絡結構為分層網絡:包括由環狀結構構成的中心環，子環，工廠環等，由總線結構構成的控制通道，子總線，現場總線等，如圖1所示。INFI-90系統的控制結構由完整的硬件設備及豐富的過程控制軟件構成，過程控制單元主要由通訊模件（NPM,NIS）多功能處理模件（MFP）用于數字量,模擬量或控制的I/O模件和雙層結構的控制總線組成。 一個PCU可掛接32個MFP模件, 一個MFP可帶64個模件。各I/O模件都采用單點輸入,輸出,各通道相互獨立。 通過功能碼進行軟件組態。可實現各種反饋控制,順序控制,批量控制等。
全廠集散控制系統由9個節點: 即2個操作員接口站,5個過程控制單元,1個工程師工作站與1個計算機接口單元和冗余的通訊環路組成。5個PCU站分別控制生料系統，窯尾系統，窯頭系統，煤磨系統，水泥磨系統。
下面就以煤磨自動控制系統為例，闡述INFI-90系統在生產控制中的設計應用。
1 煤粉制備系統的構成及磨負荷檢測
煤粉制備系統是一個閉環系統,其工作過程是原煤倉中的原煤經變頻調速圓盤給料機進入磨機進行研磨,研磨后的煤粉由窯頭一次風機產生的負壓風帶入粗細粉分離器,粗細粉分離器將煤粉按粒徑大小進行分離,粗顆粒返回煤磨繼續進行研磨,合格的細粉經分格輪進入煤粉倉,最后經煤雙管喂料機以及窯頭一次風機進窯燃燒。
由于煤磨單獨放置于廠房內， 環境噪聲干擾較小,所以用探測聲強方式的磨機負荷檢測儀檢測到的聲強信號能直觀反映出煤磨內部的負荷狀況。磨機負荷檢測儀的信號輸出值與磨內物料的多少呈反比關系,磨機正常運行時,磨負荷檢測值在一個較小的范圍內波動。
基于上述檢測原理,將磨負荷作為主控參數。圓盤給料量作為調節量,可有效控制煤磨的工作狀況。
我公司使用的INFI-90集散控制系統具有良好的硬件接口特性,在煤粉制備自動控制過程中,將磨機的聲強信號由磨機負荷檢測儀變換為標準DC4-20mA信號,經INFI-90控制系統的IMFBS01模擬量輸入子模件進行輸入和處理,經過煤磨負荷自動控制程序的運算,將圓盤給料機轉速調節信號經IMASO01模擬量輸出子模件進行處理并輸出,調節圓盤給料機控制變頻器,達到調節圓盤轉速,控制煤磨負荷的目的。同時,對調速圓盤給料機,磨機,一次風機,分格輪,煤雙管喂料機, 稀油站油泵等設備的備妥信號經IMDSI02數字量輸入子模件進行輸入和處理。在信號正確的情況下經過控制程序邏輯運算,經IMDSO04數字量輸出子模件進行處理并輸出, 使設備啟動。同時將該設備的運行信號經IMDSI02子模件進行輸入,實現對煤粉制備系統設備進行監控的目的。
2．控制軟件組態
2.1 磨機負荷自動控制
通過對煤磨系統的動態分析，得出傳遞函數，將其系數與PID功能碼的參數進行配置，便可實現磨機負荷與入磨量之間PID的調節。
為了克服外界電磁，噪聲等對磨機負荷檢測值的尖峰干擾，除在硬件上做處理外，在軟件上采用滯后和移動平均功能塊進行處理。
1） 滯后功能塊的邏輯關系式為：
OUTn=OUTn-1+（INn-OUTn-1）＊Tz/（T1+Tz）
OUTn-1－－-當前輸出值；
OUTn－－-前一采樣輸出值；
INn－－-當前信號輸入值；
Tz－－-采樣周期；
T1－－-用戶確定的滯后時間；
滯后功能塊相當于低通濾波器，通過對磨機負荷檢測值的滯后處理，且選擇合適的滯后時間，即可以使檢測值變得平滑，又可保證檢測值及時到達控制回路進行運算。
2） 移動平均功能塊的邏輯關系式為：
OUTn=（Inn+Inn-1+……+INn-m+1）/m
INn-1－－-前一采樣周期信號輸入值；
INn-m+1－－-前m-1采樣周期信號輸入值；
m－－-用戶確定的采樣周期數。
該模塊就是控制的需要適當選擇幾個采樣周期的檢測值進行平均處理，并按照任務周期及時間進行不斷的順序計算。通過該功能塊的計算，可使一定周期內磨機負荷檢測值的小幅波動歸于一條近似的直線。
將檢測信號在軟件上進行滯后和移動平均處理后，使進入控制回路的信號更加平滑，外界干擾基本消除，保證了控制的準確穩定性。
2.2煤磨系統設備順序起動及聯鎖控制
系統設備啟動分為兩組：
第一組為潤滑油稀油站油泵電動機啟動，在發出啟動命令后，首先啟動一號油泵，若3s后一號油泵未運行則啟動二號油泵，兩臺泵能互相聯鎖及自動切換，且只能有一臺泵運行，當一臺故障跳閘時，操作臺發出報警信號，同時立即啟動另一臺泵，不影響磨機運轉。
第二組為其他設備電動機啟動，在發出啟動命令后，按照工藝順序分別啟動圓盤喂料機，細粉下料器，粗粉回粉下料器，磨機啟動間隔為5S,停車時先停喂料盤，30S后停磨機，再過5S停粗粉下料器，1200S后停細粉下料器。
系統設備聯鎖關系：
兩臺油泵運行信號互為聯鎖，磨機運行信號聯鎖圓盤喂料機。圓盤喂料機運行信號聯鎖細粉下料器及粗粉回粉下料器。磨機運行信號，煤粉倉料量高報信號聯鎖圓盤喂料機下料量，油泵運行信號油泵與磨機啟動信號聯鎖，圓盤喂料機，細粉下料器及粗粉回粉下料器，油泵運行信號，窯頭一次風機運行信號，磨機電流高報警，磨機瓦溫高報警等信號與磨機運行信號聯鎖。
INFI-90系統有豐富的軟件包，為用戶提供了實現各種功能的功能碼，通過對其進行合理的組態，以實現控制功能。在系統中只需對多狀態設備驅動器，計時器，順序控制器，遠程控制器等系統提供的諸多功能強大的功能碼進行合理組態，就可以簡單方便而可靠的控制生產過程。
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