ControlLogixTM系統在管道化控制系統中的應用

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tags: 控制系統    時間:2014-03-11 14:18:52
ControlLogixTM系統在管道化控制系統中的應用簡介
     1  引言    管道化溶出裝置是從原西德引進的一套鋁冶鍊世界先進技術……
ControlLogixTM系統在管道化控制系統中的應用正文
    

1  引言
    管道化溶出裝置是從原西德引進的一套鋁冶鍊世界先進技術之一,它具有能耗低、產量高、工藝簡單的特點。管道化溶出裝置就是將原礦漿通過熔鹽加熱后(365℃)形成偏鋁酸鈉的溶液,再經過沉降、過濾,分解培燒後生產出合格氧化鋁。在整個工藝過程中對建立熱平衡是關鍵,對壓力、溫度、液位以及熔鹽爐的自動控制技術要求較高。它影響整個工藝產品的性能和質量,因此對其系統進行全面分析和改造十分重要。

2  系統存在的問題分析
    根據系統長期發生的故障分析,控制系統主要存在以下幾個方面的問題。
2.1  熔鹽爐的自動控制
    熔鹽爐有十幾個聯鎖控制點,經常出現點不著爐的問題,風量不足、點火困難、補油通過量少、粘度大、蒸汽比例調節閥失控,上內、上外、下外的溫度報警連鎖,加熱量不足。
2.2  隔膜泵的自動控制
    隔膜泵有十幾個連鎖點,任何一個連鎖點出現問題隔膜泵都無法啟動,P1、P2停留罐壓力誤報、連桿溫度誤報、補油量不足,減速機油量小等原因造成停車。還有計算機系統控制不穩定,波動量較大。採樣點設置不合理,準確靈敏度較低。
2.3  塔架自動控制
    無法實現向蒸發器液位的自動控制,影響建立良好的系統液位,無法保證液位的控制,以致於經常出現液位較高,是BWT段(泛汽加熱段)帶料,造成K系統含鹼超高,影響到沉降系統的穩定,對氧化鋁工藝生產穩定帶來破壞。
針對上述問題,綜合要解決:
    (1) 液位、壓力、流量、密度的監控問題;
    (2) 母液、礦漿泵等的速度控制控制問題;
    (3) 進出口料漿溫度、冷卻水溫度、進出口熔鹽溫度、停留罐料漿溫度、出口乏汽溫度等的精確監控。

3  自控系統改造方案 
    按照工藝要求的條件,確定信號採樣點,將信號傳輸到DCS系統。通過執行達到控制對新的要求。通過對整個系統的綜合分析,把系統分為三大部分,即:
    (1) 主控室,安裝四台操作站,一台PLC主站,一個從站,主要對風機、泵類變頻器的控制和監控,此部份共有:AI:30點,AO:13點,D1:105點,DO:36點;
    (2) 塔架部份,此部份建立三個PLC分站,主要完成,各個主要工作點溫度,液位、電導率等及電動閥的控制。共有:AI:103點,AO:15點,D1:15點,DO:13點。
    (3) 隔膜泵部份,此部份一個PLC分站,一個隔膜泵監控站,主要完成對隔膜泵膜片檢測、油壓、各種槽液位、密度、壓力、軸承溫度等的監控,共有:AI:63點,D1:18點,DO:2點。
根據管道化溶出對控制要求的高安全性和可靠性特點,經全面研究和論證,系統採用美國AB公司最新的Controllogix5000 PLC以及採用通訊速度快,具有冗餘的Controlnet通訊網路。
系統的通訊整體結構如圖1所示:

圖1     通訊整體結構圖

    系統各採樣點的檢測和控制如圖2所示:

圖2     採樣和調節框圖


4  ControlLogixTM系統結構介紹
    系統PLC CPU採用的是:1756-L55M23。Log- ix5000系列產品可以採用DH+、ControlNet、DeviceNet、乙太網等網路結構。管道化控制系統採用了ControlNet冗餘通訊網路,它具有獨特、先進、高效的Producer/Consumer技術,冗餘、開放、高速、實時、對等地傳遞數據信息,網路傳輸速率達5MB/S。ControlNet能夠可靠發送數據,具有高度的確定性。
    工控機內安裝通訊卡,型號為1784-KTCX,與PLC之間通過ControlNet網進行通訊。通過Rslinx軟體可以方便地設定內存地址、站地址、中斷號等參數。上位機通過1784-KTCX網卡與1756-CNBR/D通訊模板互相連接。1756-CNBR/D冗餘模板聯結兩條網路主幹線,通訊模板隨時接送兩條傳輸通道上的數據傳輸並檢驗。
    整個系統在主控制室設四台上位操作站,隔膜泵控制室設一個上位操作站,下位在主控制設一個PLC主站,一個PLC從站,塔架設三個PLC從站,隔膜泵控制室設一個PLC從站。所有站通過CONTROLNET冗餘網路通訊。
    該系統由現場PLC完成數據採集、數據處理、控制運算、控制輸出等功能,與上層設備的信息交互通過現場匯流排進行,現場PLC單元通過現場匯流排和網橋設備與上層管理設備相連,向上層網路傳送所要求的監控數據、系統運行信息和狀態,在上層網路的監控計算機中以文字、列表、曲線、圖形和動畫的形式顯示現場數據、變化趨勢、故障情況和報警狀態,為管理人員的操作提供可靠,準確的實時信息;同時現場PLC單元接收上層管理下發的命令,進而實現整個系統的遠程監控系統。
5  結束語
    改造后的系統效果顯著。隔膜系統出口壓力波動小,隔膜泵跳停少,對隔膜泵的進料量影響小;泛汽加熱段的溫度控制(BWT段)溫度穩定, 建立良好的熱平衡;使隔膜泵的進料達到了300m3/小時;溶出率達到90%以上;消除K7系統帶料(含鹼)的問題;保證了熔鹽加熱溫度;確保了礦漿溶出溫度;建立了整個系統的熱平衡,給下一道工序沉降創造了條件;操作更加簡單方便;實現了自動化控制。
需進一步開發和解決的問題包括核定各採樣點的參數;模擬信號改為數字信號,確保參數的準確性;消除分站傳輸各種干擾信號的影響,程序控制的進一步優化。

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