水泥厂常用电气设备的控制技术研究

卢珊

摘要 近年来，伴随着我国社会经济的高速发展，工程建设的数量与规模逐年扩大，对水泥的需求量不断提升。水泥厂作为高电耗企业，其电气设备控制技术水平直接影响到水泥产品的产量及质量，如何提高电气设备控制技术已经成为水泥厂现代化发展过程中亟待解决的问题。本文主要阐述了水泥厂的PLC及DCS系统，重点研究了水泥厂常用电气的控制技术及各工段控制方案。

关键词：水泥厂；电气设备；控制技术

1.PLC与DCS系统概述

1.1 PLC系统

PLC（Programmable Logic Controller）是可编程逻辑控制器的简称，主要借助微型计算机技术从而代替传统的继电器实现逻辑控制，当前，可编程控制器在水泥厂电气设备的控制中得到了极为广泛的应用。PLC系统的基本结构与微型计算机较为相似，主要由电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等几部分组成，其中，中央处理器是PLC的控制中枢，当前多数PLC系统会采用双CPU构成的冗余系统或三CPU构成的表决式系统，以提高整个系统的稳定性。PLC系统主要包括输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段等三个工作阶段，在输入采样阶段PLC通过扫描方式读入所有输入状态及数据，在程序执行阶段PLC根据自上而下的顺序扫描永续程序，在输出刷新阶段PLC根据I/O映象区的状态和数据输出锁存电路，并通过输出电路驱动外设。当前PLC系统的主要品牌有AB、松下、西门子、三菱、富士、施耐德等。

1.2 DCS系统

DCS控制系统（Distributed Control System）是分散控制系统的简称，主要通过综合运用计算机技术、系统控制系统、网络通信系统、多媒体技术来实现现代大型工业生产自动化设备的综合控制，具有人机界面及通讯功能，在过程控制及过程管理领域有着极为广泛的应用。DCS系统主要由现场控制站、数据通讯系统、人机接口单元、机柜、电源等组成，其自身具有开放式结构，可以提供多层开放式数据接口。DCS控制系统有着较高的可靠性，在恶劣环境中仍能保证正常运行，且维修方便，系统内某一组件故障并不会影响系统的整体运行，另外，DCS控制技术先进，对于复杂的生产过程具有较好的综合控制能力。另外，DCS系统具有可扩展性及可裁剪性，从而极大得提高了系统的适应性，保证了过程控制的经济性。当前，DCS控制系统在石化、化工、冶金、火电、建材等诸多领域均有应用，也是水泥厂电气设备过程管理的主要控制系统。

2.水泥厂常用电气设备控制技术

2.1水泥厂电气设备控制系统概述

水泥厂电气设备控制系统的中央硬件设备包括操作员站及工程师站，主要车间的电气控制室则由生料制备现场站、窑尾喂料及预热器现场站、窑头煤磨现场站及水泥粉磨现场站等四个PLC现场控制站组成。现场控制站是电气设备控制系统的核心单元，主要负责数据采集及控制指令发送，一般由中央处理器、通讯模块、I/O模块及安装机架组成，其中，中央处理器是控制系统的核心，通讯模块主要负责数据的共享，I/O模块则负责采集现场信号。在水泥厂电气设备的集散型控制系统中，生产工艺中的参数检测及处理、过程回路控制、马达顺序逻辑控制、设备监控、系统测试都是控制系统的要点，具体任务包括电气设备数字量、模拟量的采集及输入，模拟量的计算，生产过程的优化，设备信息的输送及接收，设备信息的处理、显示及输出等。

2.2水泥厂常用电气设备控制方法

水泥厂常用电气设备的控制方法包括：（1）：普通电机测点：设备启动条件、设备运行状态及DCS控制系统对设备驱动的测点是主要内容。（2）：基本控制原理：设备驱动后的运行情况，设备的启动故障、运行故障、安全联锁、下位联锁、抖动及延时保护控制等，主要通过计算机参与过程控制。（3）：组操作：即将设备根据生产工艺要求的不同划分为若干组，然后利用PLC系统进行成组启动及停车控制，如在粉磨工段即可分为稀油站组、系统风机组、成品输送组、选粉机组、提升机组、磨主电机水电阻组、喂料组等。（4）：电机正反转：包括电动液压推杆、闸板阀等电机正反转设备的控制。（5）：高压电机控制：高压电机的控制与低压电机较为相似，差别在于高压电机增加了高压控制保护。

2.3水泥厂各工段控制方案

水泥厂的生产工段有以下五个阶段：一是生料粉磨阶段，包括生料配料的自动控制、DCS系统对标定、计量过程的控制、X荧光分析仪及生料配比的闭环自动控制、分组设备的解锁启停控制保护等；二是煤粉制备阶段，窑头及窑尾的自动稳流、煤磨出口风温的闭环自动控制、煤粉称重仓的自动稳流以及分组设备的解锁启停控制保护都是这个阶段的主要控制内容；三是烧成窑尾阶段，该阶段的主要控制技术包括生料均化库定时充气和卸料的自动控制、生料称重仓的闭环自动控制、电收尘及C1筒CO含量的联锁保护、窑尾预热器自动定时吹堵及堵料预警的控制等、分组设备的解锁启停控制保护；四是烧成窑头阶段，该阶段窑头罩压力与窑头排风机转速的闭环自动控制、篦冷机一室篦下压力与篦速的闭环自动控制、分组设备的解锁启停控制保护等是控制方案的主要内容；五是水泥粉磨阶段，该阶段主要重视水泥配料调速皮带秤定量给料的自动控制、水泥磨机负荷与产量的闭环自动控制、辊压机的启停控制及保护、各分组设备的解锁启停控制保护等。

3.结语

PLC系统及DCS控制系统是工业生产中常用的电气设备控制系统，在水泥厂电气设备控制中也有着极为广泛的应用。现场控制站是水泥厂电气设备控制系统的核心，主要车间由生料制备现场站、窑尾喂料及预热器现场站、窑头煤磨现场站及水泥粉磨现场站等四个PLC现场控制站组成。水泥厂常见电气设备的控制方法主要包括普通电机测点、基本控制原理、组操作、电机正反转、高压电机控制、直流调速电机的控制等，在水泥生产的生料粉磨、煤粉制备、烧成窑尾、烧成窑头、水泥粉磨等不同工段，电气设备控制的工作要点都各不相同。

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