0引言
我公司於2005年底立項興建4條5000t/d的新型幹法水泥生產線，4條生產線都考慮了餘熱發電功能。其關鍵設備有：窯主傳動控製係統，窯頭、窯尾噴煤係統，入窯入庫鬥提係統，生料立磨係統，熟料斜拉鏈係統，DCS計算機集散控製係統。第1條生產線已於2006年8月27日一次性點火生產成功，第2條生產線於2007年12月3日建成投產，第3、4條生產線已實現了三通一平工作。
1自動控製係統簡介
係統選用德國某公司的PCS7過程控製係統。PCS7是集DCS、總線I/O以及PLC為一體的新型全集成控製係統。
1.1PCS7的主要特點
PCS7的主要特點有：
（1）徹底打破DCS和PLC的界限。由於DCS的控製器和PLCS7-400係列的高檔控製器在硬件上是相同的，因此在硬件上兩者徹底兼容，從而解決了硬件平台不一樣的問題。該係統的上位機軟件采用公司的工控組態軟件WINCC-V6.1；下位控製站采用AS416-3和最新分布式模塊ET200M係列自動化產品；現場連接采用工業以太網和4〜20mA信號。係統拓撲結構如圖1所示。由於DCS釆用SIEMENS統一的網絡結構，DCS的控製器、監控站和工程師站都可以直接和PLC通過網絡工業以太網相連。

（2）實現了軟件的統一。PCS7的主要組態工具為CFC（模擬控製的組態）和SFC（邏輯控製的組態），同時保留了語句表和梯形圖的編程方式。各種不同編程方式所組態的用戶程序，可通過編譯生成統一的程序塊，經過有關OB塊的調用後即可執行。由於實現了軟件的統一，因此在DCS的工程師站上可以對係統的控製器、監控站進行編程和組態，也可以對整個項目中所有的PLC進行編程和組態，同時，可以將整個項目有關的組態信息如I/O點、I/O範圍（如量程範圍、信號製式等）、聯網設備的地址、現場設備的設置參數等都統一地存儲在一個項目唯一的組態文件中。並且這些組態信息可以下載到DCS和PLC的控製器中。
（3）係統網絡上的各現場控製站之間沒有主從之分，相互之間均能對等傳輸數據，任何一個控製站發生故障均不會影響到其它控製站的正常運行，並能擴充到最大站。連接到數據通信係統上的任一係統或設備發生故障，不會導致通信係統癱瘓或影響其它聯網係統和設備的工作；通信總線的故障不會引起機組跳閘或造成分散控製單元不能正常工作。
1.2主要測控內容
DCS係統共分為6個PLC現場控製站。LCS00；原料處理控製站；LCS01:原料粉磨控製站；LCS02：燒成窯尾及窯中控製站；LCS03：燒成窯頭控製站；LCS04：水泥粉磨控製站；LCS05：煤粉製備及輸送控製站；LCS06：水泥包裝、散裝控製站。
2自動控製係統的主要控製方案
2.1通用設備的控製方案
通用設備主要指普通電動設備和電動閥門，它們的控製方案如下：
（1）普通電動設備的控製。當設備的備妥信號為1時，控製係統允許中央控製室操作員從操作畫麵上啟動相應的設備，否則，係統將彈出相應的提示信息，禁止操作員從操作畫麵上啟動相應的設備。當設備運行信號為1時，係統認為該設備已經啟動，控製畫麵上將有相應的反應（如設備顏色由黃色變為綠色）。
如果設備的啟停與其它設備的啟停有連鎖關係，那麽當運行信號的上升沿到達時，係統將按照連鎖關係啟動其上遊設備；當運行信號的下降沿到達時，係統將按照連鎖關係關閉其下遊設備。
電動閥門的控製。對於模擬量電動閥門，當控製(2)程序收到改變閥門開度的命令時，控製程序將比較實際值和設定值，如果實際值大於設定值，那麽控製程序將發出反轉信號，閥門關小；如果實際值小於設定值，那麽控製程序將發出正轉信號，閥門開大。當閥門開度達到設定值時，控製程序將正轉或反轉信號置零。對於開關量電動執行器，當上限或下限信號的上升沿到達時，控製程序則會將正轉或反轉信號置零。
2.2有特殊要求的設備控製方案
有特殊要求的設備的控製方案如下：
(1)庫滿自動停機控製。當物料入庫輸送設備運行時，如果料位高度超過上限值，那麽係統自動按停機順序關閉物料輸送設備。
(2)單調速皮帶秤的自動穩流控製。現場配料站的單調速皮帶秤檢測每台秤體的重量和速度信號,計算出實時K8凯发登录入口值後與各秤體的K8凯发登录入口設定值相比較，通過PID控製調整每台秤體的轉速，使得每台秤體的實時K8凯发登录入口與設定K8凯发登录入口一致。
(3)雙調速皮帶秤的自動穩流控製。配料站雙調速皮帶秤的自動穩流控製是指預給料輸送設備和調速皮帶秤實現雙調速功能，稱重傳感器仍安裝在調速皮帶秤上，但調速皮帶秤控製器上的K8凯发登录入口輸出信號又作為預給料設備的控製給定信號，進一步調節預給料設備的自動控製功能，從而達到自動穩流的目的。
(4)磨機啟停控製回路。①稀油站低壓泵控製。磨機啟動前，係統啟動低壓油泵並監測低壓供油壓力，當壓力低於0.2MPa時，係統啟動備用低壓泵；當壓力高於0.3MPa時，係統關閉備用泵；當壓力超過0.4MPa時，係統發出報警。②稀油站高壓泵控製(1)損壞，或者是控製程序有問題，要麽是輸出地址出錯，要麽是啟動條件不滿足；如果有變化，那麽就要査看抽屜櫃中控製回路、驅動用的中間繼電器線圈是否燒壞，或者是驅動用的中間繼電器觸點接觸是否可靠。
(2)查找PLC輸出端子是否鬆動，PLC至抽屜櫃的接線端子是否鬆動，抽屜櫃的二次插件是否接觸不良或錯位。
3.2操作站上顯示的參數值與現場的實際值不同
現場各運行參數的釆集有兩種方式：參數由現場設備控製器直接或經變送器轉換成4〜20mA信號送到PLC的模擬量輸入模塊；參數由釆集點相應的傳感器(如交流互感器)直接或經變送器轉換後送入PLC的輸入模塊。不論哪種方式，當中央控製室操作站上顯示的參數值與現場的實際值不相符時，可按如下方法進行故障査找：
(1)檢測設備端輸出的電流正確與否。若不在4〜20mA的範圍之內，則檢查傳感器和變送器是否已損壞(用校驗儀進行校驗)或檢査傳感器量程範圍是否與變送器一致。
(2)檢査PLC輸入端的電流信號與設備輸出端的電流信號是否一致。若不同，則4〜20mA電流信號在傳輸過程中有可能因受到電磁場或電磁波的幹擾而衰減或增強，應排除幹擾源及檢查線路的屏蔽和計算機係統的接地情況；若一致，則要查找中央控製室工程師站中的參數變比設置是否正確，量程範圍是否與現場變送器一致，在工程師站中調出控製程序更改參數變比設置或量程範圍。
(3)檢査PLC的I/O模塊是否有故障。在安裝調試過程中，若處理不當，往往會有強電或感應電串入模擬量輸入模塊，造成輸入通道燒壞。在線更換通道後，往往就能解決問題。
(4)當傳感器損壞需要更換傳感器時，不要隨意換用其它量程的傳感器，否則會影響此工藝參數的測量精度及中央控製室操作站所顯示的數值。
(5)當現場設備輸出的4〜20mA電流信號通過信號隔離器再輸入至PLC的輸入端時，若兩者的信號不一致，則往往是信號隔離器存在信號衰減。可將無源信號隔離器更換為有源信號隔離器，消除衰減現象。
(6)設備輸出帶負載能力不強。
(7)傳感器的4mA對應點不是0值。磨機啟動前，係統開啟高壓泵，正常運行lOmin後，係統啟動磨機，15min後係統關閉高壓泵；磨機停機前，係統開啟高壓泵，正常運行lOmin後，係統關閉磨機，15min後關閉高壓泵。③稀油站油溫控製。磨機啟動前，係統檢測油溫是否高於10€,若低於10。則不予啟動並開啟電加熱器。磨機啟動後，係統監測油溫，當溫度低於2O'C時，係統啟動電加熱器；當溫度高於30'C時，係統停止電加熱器；當溫度高於65'C時，係統發出報警。
3係統調試和維護
3.1設備狀態與監控畫麵的開關狀態不一致
現場設備控製有中央控製方式和現場控製方式。但不論哪種方式，設備的運行狀態都被傳送到中央控製室操作站，當設備狀態與監控畫麵的開關狀態不一致時，係統報警。不一致的原因有兩種：現場手動而中央控製室開關處於關狀態；現場設備不受控製(其狀態與中央控製室下達的命令不一致)。當出現後一種情況時，應及時查找原因。查找方法有以下兩種：
查看與此設備相關的PLC相應輸出模塊燈的狀態是否有變化。如果無變化，那麽有可能是輸出模塊的通道已(1)損壞，或者是控製程序有問題，要麽是輸出地址出錯，要麽是啟動條件不滿足；如果有變化，那麽就要査看抽屜櫃中控製回路、驅動用的中間繼電器線圈是否燒壞，或者是驅動用的中間繼電器觸點接觸是否可靠。
(2)查找PLC輸出端子是否鬆動，PLC至抽屜櫃的接線端子是否鬆動，抽屜櫃的二次插件是否接觸不良或錯位。
3.2操作站上顯示的參數值與現場的實際值不同
現場各運行參數的釆集有兩種方式：參數由現場設備控製器直接或經變送器轉換成4〜20mA信號送到PLC的模擬量輸入模塊；參數由釆集點相應的傳感器(如交流互感器)直接或經變送器轉換後送入PLC的輸入模塊。不論哪種方式，當中央控製室操作站上顯示的參數值與現場的實際值不相符時，可按如下方法進行故障査找：
(1)檢測設備端輸出的電流正確與否。若不在4〜20mA的範圍之內，則檢查傳感器和變送器是否已損壞(用校驗儀進行校驗)或檢査傳感器量程範圍是否與變送器一致。
(2)檢査PLC輸入端的電流信號與設備輸出端的電流信號是否一致。若不同，則4〜20mA電流信號在傳輸過程中有可能因受到電磁場或電磁波的幹擾而衰減或增強，應排除幹擾源及檢查線路的屏蔽和計算機係統的接地情況；若一致，則要查找中央控製室工程師站中的參數變比設置是否正確，量程範圍是否與現場變送器一致，在工程師站中調出控製程序更改參數變比設置或量程範圍。
(3)檢査PLC的I/O模塊是否有故障。在安裝調試過程中，若處理不當，往往會有強電或感應電串入模擬量輸入模塊，造成輸入通道燒壞。在線更換通道後，往往就能解決問題。
(4)當傳感器損壞需要更換傳感器時，不要隨意換用其它量程的傳感器，否則會影響此工藝參數的測量精度及中央控製室操作站所顯示的數值。
(5)當現場設備輸出的4〜20mA電流信號通過信號隔離器再輸入至PLC的輸入端時，若兩者的信號不一致，則往往是信號隔離器存在信號衰減。可將無源信號隔離器更換為有源信號隔離器，消除衰減現象。
(6)設備輸出帶負載能力不強。
(7)傳感器的4mA對應點不是0值。對模擬量參數的輸出故障査找方法與3.2類似。
3.3各種配料秤、喂料秤和溫度自動控製PID的調節
各種配料秤、喂料秤和溫度自動控製PID的調節如下：
(1)如果中央控製操作站給定的參數沒有變動，而從現場返回的數值波動卻很大，那麽應先檢査現場機械設備或現場工藝是否有異常(如物料下料是否堵塞，是否有機械卡位現象等)，再檢査是否有幹擾。
(2)如果中央控製操作站給定的參數值改變之後，控製結果出現較長時間一定幅度的等幅波動現象，那麽此時就必須對PID參數作出適當的修改。修改方法一般是先改1個參數，觀察約15min左右，若調節性能還不十分理想，則再對另一個參數進行修改，如此反複多次，即可找到較為理想的PID參數值；如果同時調節PID三個參數，往往得不到理想的調節效果。
(3)對於配料秤和喂料秤，如果中央控製操作站給定的參數值為0後，中央控製室操作站仍然出現有反饋值，那麽應檢査荷重傳感器是否因過載而損壞。
3.4PLC係統的網絡維護
PLC係統網絡常見故障可從以下幾方麵解決：
(1)如果中央控製室操作站上顯示的全部數據和畫麵變暗變虛，那麽表明上位機與現場控製站的網絡通信已中斷。應査看對應現場控製站PLC的電源是否運行正常；PLC站上的CPU和CP443-1通信模塊是否都處於正常工作狀態，有無故障燈亮，TRANSCEIVER的發送和接收燈是否在閃爍等。
(2)出現網絡中斷時，重啟計算機或重啟現場控製站的CPU往往能夠消除掉線現象。如果依然無法聯接上，同時(1)中的各種現象都正常，那麽應檢查網線是否斷開，光纖盒的跳線接口是否鬆動，光纖盒跳線中的發送和接收是否接反。若線路無故障，則可以嚐試更換TRANSCEIVER或更換微機中的3C509網卡，這往往能消除掉線現象。
出現網絡中斷，不排除現場控製站各有源總線模塊IM153-2±的通信地址撥碼被人為改動，檢査現場控製站各有源總線模塊上的通信地址是否按遞進順序進行排列。

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