利用PLC软件实现对风机电动挡板的自动控制.pdf

利用P L C 软件实现对风机电动挡板的自动控制 张建哲 ．李志刚 河北理工大学计控学院， 河北 唐山 0 6 3 0 0 0 冀东水泥股份公司吉林公司 原吉林市松江水泥 动顺序只能按下面的流程进行 。 可是 。 当选粉机启动 厂 在 4 m ．磨扩建工程中， 对布 袋收 尘风机挡板的控 之后， 匪 豳一医 囹一医 垂 囹一匪 匣 囹 制， 采 用 了 伺 服 放 大 器 来 控 制 风 机 挡 板的 开 度 。 但 在 _ 医 圜伺 服 放 大 器 就 不 能 正 常 工 作， 无 法 打 开 风 调试过程中， 发现该伺服放大器因选粉机变频器的干 机挡板。 这样 ， 在启动顺序上就产生了矛盾。 使调试工 扰而无法正常工作 ， 并导致斗提机被压死 ， 其液力耦 作无法正常进行。但为了保证工期 。 采用 了启动选粉 合器被损坏， 从而直接影响了水泥生产。经工程技术 机之后 ， 手动打开风机挡板的方法 ， 继续调试工作 ， 同 人员分析检查找到了故障原因， 在不增加投资的前提 时着手解决这一问题 。在联动试车之后 ， 带料试车期 下利用 P L C原有软件资源加以解决 ，并收到了良好 间， 风机挡板不知因何而关闭 ， 导致 回粉量加大 ， 斗提 的效果。 机功率猛增。 当操作员发现后 ， 设法打开风机挡板时， 1 系统组成 斗提机被压死， 导致斗提机液力耦合器甩油损坏。这 4 m磨工艺流程 将熟料、 石渣、 石膏经 4 m磨粉磨 要性 ，且迫在眉睫 之后 ， 由斗提机提升到选粉机中， 经选粉后， 粗粉回到 经检查确认 ，选粉机对风机挡板的模拟信号并未 磨中， 细粉与空气被风机拉到收尘器中， 经收尘器收尘 造成任何干扰 ．并且伺服放大器的 P I 调节器动作也 形成水泥。在工艺上，风机风量是由风机挡板来控制 正常 ，只是由于选粉机变频器启动后 ， 对电网的污染 ． 的， 因此， 水泥颗粒细度的控制主要是通过对风机挡板 使伺服放大器的功放级无法正常工作 ，产 生 误 动 作 开度的控制来实现的c 综上所述， 风机挡板的稳定运行 使 K1 、K 2都闭合。 这样 ， 电动执行器电机就成了加热 直接关系到水泥的正常生产 ， 即水泥产量 ， 其控制精度 器 ．无法控制其动作 中， 风机挡板采用了电动执行器和伺服放大器组成的 3 问题 的解决方案 系统来控制。其控制原理见图 1 。 根据以上的分析可知 ，解决方法有两个 一是净 2 故 障的产生 化电源。 但净化到何种程度才能使伺服放大器正常工 作没有把握 二是去掉伺服放大器 ． 用 P L C软件来 在 联 动 试 车 时 ，按 如 下 的 流 竺动 实 现 ， 该 方 法 在 硬 件 上 只 需 增 加 两 个 控 制 电 动 执 行 器 謦 手 丁 型 塑 _ 电 机 正 反 转 的 继 电 器 ， 利 用 P L c 系 统 两 个 备 用 D 0 堕 一 医 圈风 机的 拉 风作用 点 ，实现起来 比较简单且可靠。 由于时间比较紧． 所以 使选粉机启动负载加大 ，几次启动均失败变频 我们采用了第二种方 案 。 新 的挡 板控制 系统有 种操 器报“ 直流母线过 电压” 或“ 过 电流” 而跳闸。 这样 ， 启 作方式 一是手动方式 ， 即在上位画面挡板操作对话 手 操 器卜 伺 服 放 大 器H电 动 执 行 器H对 象l 1] 对 象 2 } 一 框中增加两个按钮一 打开按钮和关闭按钮． 在手动方 一 一、 一 l I 式下 ， 按下 打开按 钮 时 ， 电动执 行器 电机 正转 ， 风机 挡 P L C I __ j I { Ⅱ E I 】 板开始打开 。按钮弹起时， 挡板打开动作停止 ； 按下关 系 统 ] l - r 一 ～ 闭按钮时， 电动执行器电机反转 ， 风机挡板开始关闭． l ㈣⋯l 1 兰 竺 兰 l 按钮弹起时， 挡板关闭动作停止。二是 自动方式． 即在 图1 控制原理示意图 上位画面挡板操作对话框 中增加风量设定值 ．利用 2 0 1 0 ． 3 CHI N A CE MEN T 8 3 AUTOMAT I ON 自动化 P L C软件资源搭成一个闭环控制 回路． 通过 P I 调节模 块对风机挡板开度的控制． 使风量稳定在其设定值上． 这样操作员就可以通过对风量的设定来控制水泥质量 和产量 ， 而无 须关心挡板 的开度 从而实现 A动控制 手动方式实现起来比较容易 ． 下面着重论述 自动方式 4闭环 系统 的构成与工作原理 该 风机风量 控制 系统 中 ． 挡板 开度控 制是 由单 相 电机正反转来实现的 因此 ． 该控制系统中的 P I D调 节器必须是断续调节器 但当时所用的 P L C编程软 件版本较低 ． 无断续调节器 ． 只有连续调节器。 下面是 利用 P L C软件中连续调节器和三态 比较器组成的控 制器． 构成闭环控制系统 ， 实现 P I D自动调节 ， 该系统 组成 见 图 2 由图2可知 ．该控制系统所要控制的丁艺参数为 风 机风 流量 ． 为单 回路 P I 调节控 制系 统 ． 即只有 一个 P I 调节器 ． 但有两个闭环控制 回路组成 ． 即一个为 由 P I 调节器组 成的流 量控制 环 ． 另一 个为 由三态 比较器 组成的开度控制环 风流量信号经差压变送器反馈给 P L C系统 中的 P I 调节模 块 ．经该 P I 调节模 块与来 自 上位机的流量设定值进行比较计算输出操作值 ．给三 态比较器 ．三态比较器将该操作值与挡板开度实际值 进行 比较． 当操作值大于挡板开度实际值时， 三态比较 器驱动 P L C的正转 D O点 ．使电动执行器电机正转 ． 打开挡板 当操作值小于挡板开度实际值时， 三态比较 器驱动 P L C的反转 D O点 ．使电动执行器电机反转 ． 关闭挡板 当操作值等于挡板开度实际值时， 三态比较 器不动作 ． 电动执行器也不动作 ， 挡板开度保持不变。 因此 ． 当风流量小于流量设定值时， P I 调节器动作， 其 输出操作值增大 ． 挡板打开， 风流量增大， 直至与流量 设定值相等 当风流量大于流量设定值时， P I 调节器 动作． 其输出操作值减小 ， 挡板关闭， 风流量减小 ， 直至 与流量设定值相等 这样 ． 由P I 调节器构成的负反馈 单回路流量控制系统． 可以完成对风流量的自动控制。 图2 系统 组成 示 意 图 5 系统调试 与参数设定 本控制系统在 P 、 I 参数设定上与其它单回路流 量控制系统没什么区别 ．但由于本系统引入了三态 比较器 ， 因此 ， 在调试 中要解决两个问题 ． 第一个问 题是 本系统在数据采集 、 传递 、 处理等过程中的时 间延 时 与 电动挡 板 动作 速 度之 间 的矛 盾 ．即 电动挡 板在打开 或关 闭 过程中． 对应继电器闭合 ， 当系统 检测到挡板开度与其设定值相等时 ． 打开继电器 ． 挡 板停止动作 ．此时由于开度信号在检测到继电器闭 合存在时间延时 ．使挡板实际开度超出设定值 因 此 ．为了提高控制精度 ．继电器采用 闪动闭合的方 式 ， 这样 ． 就必须确定闪动周期 和闪动脉冲的脉宽 。 经现 场 测定 ．电 动挡板 从 完 全关 闭 到完 全打 开这 一 过程所需时问为 5 2秒 ． 根据这一时间数据并结合本 系统 的时间延时来确定闪动周期及其脉宽 经现场 测试 ． 闪动周期设定为0 ． 5 s ， 脉宽 继电器在一个 闪动 周期 中|的闭合时间 设定为 0 ． 2 s 时． 本系统控制精度 可达到 1 ％． 可满足工艺要求 。 第二个问题是 死区控 制 由于本系统采用 了继电器闪动 闭合方式以及系 统本身存在的时间延时 ．这就必然使挡板实际开度 不可能与设定值完全相等 ． 因此 ． 也就必然导致控制 系统出现来回调整的现象 ．使挡板在设定值附近不 停的打开一 关闭一 再打开一 再关闭 ⋯．表现为振荡现 象。为 了消除这一现象 ， 就必须引入死区控制， 即在 挡板实际开度与其设定值之差的绝对值小于某个值 死 区 时 ， 控制系统不做调整 经现场测试 ， 将死区 设定为 3 ％时 ． 可满足工艺要求 最后说明一点 ． 由于 本系统引人 了闪动脉冲控制方式 。 使挡板的动作速度 减慢 ． 因此 ， 在 P I 参数 整定 时要 考 虑这 一点 。表 1是 本系统的参数整定值 该控制 系统的投入使用 ，减少了操作员的工作 量 ． 使其不再关心挡板的开度 ． 而只需设定风流量即 可 在工 艺上 ． 解 决 了启 动顺 序上 的矛盾 ， 在没 有增加 设备投资的情况下．使设备可以长期稳定的运行 ， 保 证 了设备运转率 ． 降低 了运行成本 ， 并增加了水泥产 量 ． 保证了产品质量 口 8 4中国水泥 2 0 1 0 ． 3