摘要：本文主要介紹了Bailey公司推出的INFI-90系統(tǒng)在水泥廠重要設(shè)備煤磨控制中的應(yīng)用。
      我廠應(yīng)用的INFI-90集散控制系統(tǒng)是美國(guó)Bailey公司生產(chǎn)的，具有可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，易于程序的開(kāi)發(fā)，等諸多優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)接口單元(ICI);過(guò)程控制單元（PCU）。其通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為分層網(wǎng)絡(luò):包括由環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的中心環(huán)，子環(huán)，工廠環(huán)等，由總線結(jié)構(gòu)構(gòu)成的控制通道，子總線，現(xiàn)場(chǎng)總線等，如圖1所示。INFI-90系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)由完整的硬件設(shè)備及豐富的過(guò)程控制軟件構(gòu)成，過(guò)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(shù)字量,模擬量或控制的I/O模件和雙層結(jié)構(gòu)的控制總線組成。 一個(gè)PCU可掛接32個(gè)MFP模件, 一個(gè)MFP可帶64個(gè)模件。各I/O模件都采用單點(diǎn)輸入,輸出,各通道相互獨(dú)立。 通過(guò)功能碼進(jìn)行軟件組態(tài)?？蓪?shí)現(xiàn)各種反饋控制,順序控制,批量控制等。
全廠集散控制系統(tǒng)由9個(gè)節(jié)點(diǎn): 即2個(gè)操作員接口站,5個(gè)過(guò)程控制單元,1個(gè)工程師工作站與1個(gè)計(jì)算機(jī)接口單元和冗余的通訊環(huán)路組成。5個(gè)PCU站分別控制生料系統(tǒng)，窯尾系統(tǒng)，窯頭系統(tǒng)，煤磨系統(tǒng)，水泥磨系統(tǒng)。
下面就以煤磨自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，闡述INFI-90系統(tǒng)在生產(chǎn)控制中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。
1  煤粉制備系統(tǒng)的構(gòu)成及磨負(fù)荷檢測(cè)
       煤粉制備系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),其工作過(guò)程是原煤倉(cāng)中的原煤經(jīng)變頻調(diào)速圓盤給料機(jī)進(jìn)入磨機(jī)進(jìn)行研磨,研磨后的煤粉由窯頭一次風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓風(fēng)帶入粗細(xì)粉分離器,粗細(xì)粉分離器將煤粉按粒徑大小進(jìn)行分離,粗顆粒返回煤磨繼續(xù)進(jìn)行研磨,合格的細(xì)粉經(jīng)分格輪進(jìn)入煤粉倉(cāng),最后經(jīng)煤雙管喂料機(jī)以及窯頭一次風(fēng)機(jī)進(jìn)窯燃燒。

圖1 infi-90 通訊層次示意圖
       由于煤磨單獨(dú)放置于廠房?jī)?nèi)， 環(huán)境噪聲干擾較小,所以用探測(cè)聲強(qiáng)方式的磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)儀檢測(cè)到的聲強(qiáng)信號(hào)能直觀反映出煤磨內(nèi)部的負(fù)荷狀況。磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)儀的信號(hào)輸出值與磨內(nèi)物料的多少呈反比關(guān)系,磨機(jī)正常運(yùn)行時(shí),磨負(fù)荷檢測(cè)值在一個(gè)較小的范圍內(nèi)波動(dòng)。
      基于上述檢測(cè)原理,將磨負(fù)荷作為主控參數(shù)。圓盤給料量作為調(diào)節(jié)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(tǒng)具有良好的硬件接口特性,在煤粉制備自動(dòng)控制過(guò)程中,將磨機(jī)的聲強(qiáng)信號(hào)由磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)儀變換為標(biāo)準(zhǔn)DC4-20mA信號(hào),經(jīng)INFI-90控制系統(tǒng)的IMFBS01模擬量輸入子模件進(jìn)行輸入和處理,經(jīng)過(guò)煤磨負(fù)荷自動(dòng)控制程序的運(yùn)算,將圓盤給料機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)IMASO01模擬量輸出子模件進(jìn)行處理并輸出,調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)控制變頻器,達(dá)到調(diào)節(jié)圓盤轉(zhuǎn)速,控制煤磨負(fù)荷的目的。同時(shí),對(duì)調(diào)速圓盤給料機(jī),磨機(jī),一次風(fēng)機(jī),分格輪,煤雙管喂料機(jī), 稀油站油泵等設(shè)備的備妥信號(hào)經(jīng)IMDSI02數(shù)字量輸入子模件進(jìn)行輸入和處理。在信號(hào)正確的情況下經(jīng)過(guò)控制程序邏輯運(yùn)算,經(jīng)IMDSO04數(shù)字量輸出子模件進(jìn)行處理并輸出, 使設(shè)備啟動(dòng)。同時(shí)將該設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)經(jīng)IMDSI02子模件進(jìn)行輸入,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉制備系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的目的。

2．控制軟件組態(tài)
　2.1  磨機(jī)負(fù)荷自動(dòng)控制
      通過(guò)對(duì)煤磨系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，得出傳遞函數(shù)，將其系數(shù)與PID功能碼的參數(shù)進(jìn)行配置，便可實(shí)現(xiàn)磨機(jī)負(fù)荷與入磨量之間PID的調(diào)節(jié)。
       為了克服外界電磁，噪聲等對(duì)磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)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(dòng)平均功能塊進(jìn)行處理。

1) 滯后功能塊的邏輯關(guān)系式為：
OUTn=OUTn-1+(INn-OUTn-1)*Tz/(T1+Tz)
OUTn-1－－-當(dāng)前輸出值；
OUTn－－-前一采樣輸出值；
INn－－-當(dāng)前信號(hào)輸入值；
Tz－－-采樣周期；
T1－－-用戶確定的滯后時(shí)間；
     滯后功能塊相當(dāng)于低通濾波器，通過(guò)對(duì)磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)值的滯后處理，且選擇合適的滯后時(shí)間，即可以使檢測(cè)值變得平滑，又可保證檢測(cè)值及時(shí)到達(dá)控制回路進(jìn)行運(yùn)算。
2) 移動(dòng)平均功能塊的邏輯關(guān)系式為：
OUTn=(Inn+Inn-1+……+INn-m+1)/m
INn-1－－-前一采樣周期信號(hào)輸入值；
INn-m+1－－-前m-1采樣周期信號(hào)輸入值；
m－－-用戶確定的采樣周期數(shù)。
      該模塊就是控制的需要適當(dāng)選擇幾個(gè)采樣周期的檢測(cè)值進(jìn)行平均處理，并按照任務(wù)周期及時(shí)間進(jìn)行不斷的順序計(jì)算。通過(guò)該功能塊的計(jì)算，可使一定周期內(nèi)磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)值的小幅波動(dòng)歸于一條近似的直線。
     將檢測(cè)信號(hào)在軟件上進(jìn)行滯后和移動(dòng)平均處理后，使進(jìn)入控制回路的信號(hào)更加平滑，外界干擾基本消除，保證了控制的準(zhǔn)確穩(wěn)定性。
2.2煤磨系統(tǒng)設(shè)備順序起動(dòng)及聯(lián)鎖控制
系統(tǒng)設(shè)備啟動(dòng)分為兩組：
　第一組為潤(rùn)滑油稀油站油泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，在發(fā)出啟動(dòng)命令后，首先啟動(dòng)一號(hào)油泵，若3s后一號(hào)油泵未運(yùn)行則啟動(dòng)二號(hào)油泵，兩臺(tái)泵能互相聯(lián)鎖及自動(dòng)切換，且只能有一臺(tái)泵運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)故障跳閘時(shí)，操作臺(tái)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)立即啟動(dòng)另一臺(tái)泵，不影響磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
　第二組為其他設(shè)備電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，在發(fā)出啟動(dòng)命令后，按照工藝順序分別啟動(dòng)圓盤喂料機(jī)，細(xì)粉下料器，粗粉回粉下料器，磨機(jī)啟動(dòng)間隔為5S,停車時(shí)先停喂料盤，30S后停磨機(jī)，再過(guò)5S停粗粉下料器，1200S后停細(xì)粉下料器。
系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系：
      兩臺(tái)油泵運(yùn)行信號(hào)互為聯(lián)鎖，磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)聯(lián)鎖圓盤喂料機(jī)。圓盤喂料機(jī)運(yùn)行信號(hào)聯(lián)鎖細(xì)粉下料器及粗粉回粉下料器。磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)，煤粉倉(cāng)料量高報(bào)信號(hào)聯(lián)鎖圓盤喂料機(jī)下料量，油泵運(yùn)行信號(hào)油泵與磨機(jī)啟動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖，圓盤喂料機(jī)，細(xì)粉下料器及粗粉回粉下料器，油泵運(yùn)行信號(hào)，窯頭一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)，磨機(jī)電流高報(bào)警，磨機(jī)瓦溫高報(bào)警等信號(hào)與磨機(jī)運(yùn)行信號(hào)聯(lián)鎖。
       INFI-90系統(tǒng)有豐富的軟件包，為用戶提供了實(shí)現(xiàn)各種功能的功能碼，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行合理的組態(tài)，以實(shí)現(xiàn)控制功能。在系統(tǒng)中只需對(duì)多狀態(tài)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，計(jì)時(shí)器，順序控制器，遠(yuǎn)程控制器等系統(tǒng)提供的諸多功能強(qiáng)大的功能碼進(jìn)行合理組態(tài)，就可以簡(jiǎn)單方便而可靠的控制生產(chǎn)過(guò)程。