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壓力變送器

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基于智能壓力變送器的加氣混凝土自動蒸養控制系統設計及應用

作時間:2019-08-08  來源:  作者:
   
【摘 要】 隨著國內加氣混凝土控制技術的高速發展,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,是當前行業的發展趨勢。本文以作者所在單位生產線為基礎,對蒸養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濟效益,為企業發展提供了動力。
1 引言
DCS 系統非常早由霍尼韋爾在 20 世紀 70 年代推出,它結合了計算機技術、網絡技術、通信技術和自動控制技術,它是一種新型控制系統,專注于風險分散和控制優化。它由集中管理、分散控制和通信網絡三大部分組成。自問世以來,已經發展到第四代產品?梢哉f,無論在國內外,分布式控制系統的應用已經形成了穩定成熟的環境 [1-4] 。
2 蒸養工段簡介
我司當前的蒸養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、電動調節閥、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式真空泵組成,其作用是抽出蒸壓釜內的空氣;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、管殼式換熱及水環式真空泵組成,其作用是將各蒸壓釜內的蒸汽導入噴射泵,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。
3 電氣控制原理設計
在蒸養工段中,電氣設備包括電動截止閥、電動調節閥、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,閥門應具備開關驅動信號,及相應的動作反饋信號,同時,考慮介質是高壓和高溫蒸汽,出于保護安全考慮,還應該有閥門動作過程發生堵轉情況的過力矩狀態信號反饋。
3.3 電動調節閥電氣控制原理設計
電動調節閥也應用于系統設計中的排氣蒸汽管。與截止閥不同,調節閥是閥門位置控制,可在 0%和 100%開度之間連續調節。連續控制動作需要連續控制信號,采用 4~20mA 用作調節閥輸入控制信號,4~20mA 用作調節閥位置反饋信號。
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 系統的 I/O 點接線設計
本系統是以我司當前使用的新華 XDC-800 系統為基礎進行設計,設備均接入當前系統的空余 I/O 點。
4.1 系統電氣設備控制點數統計
統計各電氣設備及檢測單元的控制點數統計如表
1。
自動控制設備及檢測單元的控制點數
根據表 1,統計蒸養系統所有電氣設備的總 I/O 點數:AI,19;AO,4;DI,226;DO,70。
4.2 各 I/O 點的命名及系統接入端設計
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 系統自動控制邏輯設計
5.1 單體設備的邏輯設計
為滿足系統自動控制要求,單體設備應具備自動運行觸發功能,自動觸發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運行;非常后,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,作為非常后一道設備保護措施,在緊急狀態,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,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。
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5.2 系統步驟順控邏輯設計
蒸養工藝大致流程如下:
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從蒸養工藝的流程來看,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,設備的輸出則由單體設備的控制邏輯進行判斷,如此反復,直到非常后的設備動作完成,而每一步的動作步驟,則作為系統中單體設備的自動啟動或者自動停止的觸發信號。
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。
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6 系統組態界面設計
系統的組態設計,應能滿足系統對設備的需求,通過彈出窗口,對每個設備的操作組態加以好立區分。每個設備的操作組態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、設備參數設定等。同時,根據系統功能的差別,區分設計各功能段的操作按鈕及參數設定。
為方便監盤人員實時掌握系統運行狀態,將各種系統報警信號設計在相關設備附近,加上閃爍功能及顏色區分;將各種變送器檢測信號根據現場實際位置,標示在組態界面的相應區域。同時,對系統各設備的運行及停機狀態用綠色及紅色加以區分。
根據以上的設計要求,設計出如圖 3 的系統組態界面圖。
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7 系統調試
7.1 單體設備調試
單體設備的調試包括設備 I/O 點調試及設備動作調試。
I/O 點調試,首先對所設計的設備接入 I/O 點進行現場核對,檢查是否每一個 I/O 信號都與設計匹配,校準溫度、壓力變送器現場數值與系統信號的偏差。設備動作調試,首先對系統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定。
7.2 系統模擬自動運行調試
模擬自動運行調試時,從安全的角度出發,采用虛擬給定壓力、溫度的方式進行,不實際使用蒸汽。給定系統自動運行觸發信號,檢查系統的順控流程是否正常,同時修改工段的目標參數,檢查系統是否按目標參數運行,給定設備故障信號,檢查系統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控制系統,在實際投運中取得了良好的效果,系統實現全自動穩定運行,減輕運行監控人員的操作強度,設備故障時做出了及時的系統動作、安全報警、安全保護,保障了設備和系統的安全;同時工段的全自動運行,為企業管理人員提供高效的管理手段,有效提高企業整體效益。
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