SZ系列固定式水泥散裝機(jī)是由進(jìn)料接頭、伸縮下料套管散裝頭、下料錐斗、卷揚(yáng)裝置（包括松繩開關(guān)裝置、料滿控制器）、收塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、卸料閥、氣源閥、閘門等零部件組成。散裝機(jī)既可安裝在庫底也可安裝在庫側(cè)同相應(yīng)的卸料裝置配套使用。庫側(cè)散裝機(jī)使用時(shí)配備空氣輸送斜槽(含專用高壓離心風(fēng)機(jī))，庫底散裝機(jī)使用時(shí)配備短斜槽輸送部分(含專用高壓離心風(fēng)機(jī))，以適應(yīng)工藝布置的需要。

2 散裝機(jī)的原理及流程

水泥罐車抵達(dá)指定位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車入料口進(jìn)入準(zhǔn)備裝料狀態(tài)。按“裝車”鈕進(jìn)行裝車。此時(shí)高壓離心風(fēng)機(jī)工作，使物料在打開卸料電磁閥后能輸送斜槽；同時(shí)氣源電磁閥打開，接通氣源；收塵風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，收塵電磁閥開啟驅(qū)使氣缸動(dòng)作推動(dòng)外殼內(nèi)翻板并使翻板處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)除塵電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存氣體，收塵系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；同時(shí)料位風(fēng)機(jī)和活化灰風(fēng)機(jī)打開。0.5秒后卸料電磁閥開啟，驅(qū)使氣缸控制卸料閥門打開進(jìn)行裝料。裝載容器內(nèi)的含塵氣體通過伸縮套管中的夾層通道由收塵接口抽到配套的收塵器中，使含塵氣體

吸附到布袋上，工作現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)無塵作業(yè)。當(dāng)物料裝到預(yù)先調(diào)定的高度或容器已經(jīng)裝滿時(shí)，裝載容器內(nèi)的物料會(huì)堵住散裝頭下方的風(fēng)管接頭，產(chǎn)生料滿報(bào)警并自動(dòng)關(guān)閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關(guān)閉1分鐘后活化灰風(fēng)機(jī)關(guān)閉，再過30秒后收塵風(fēng)機(jī)關(guān)閉，收塵電磁閥關(guān)閉，此時(shí)外殼內(nèi)翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，除塵電磁閥打開清灰2~3分鐘左右自動(dòng)停止，料位風(fēng)機(jī)和高壓離心風(fēng)機(jī)停止，氣源停止。最后按“上升”鈕使散裝頭上升至預(yù)定位置。灌裝結(jié)束。

二 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)

目前國內(nèi)水泥散裝機(jī)的電控部分大都是以大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器組成的實(shí)序邏輯控制電路來控制各個(gè)閥門、電機(jī)的啟停時(shí)間和順序，在整個(gè)工作流程中各元器件動(dòng)作很頻繁，尤其是時(shí)間繼電器在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障。經(jīng)常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用PLC控制系統(tǒng)則大大避免了上述問題。PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 控制方式

繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 而PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。

2.2 控制速度

繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。

2.3 延時(shí)控制

繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大。 PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。

2.4 上傳數(shù)據(jù)

現(xiàn)在水泥廠的自動(dòng)化程度越來越高，對(duì)設(shè)備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實(shí)現(xiàn)如下功能：

⑴能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從開啟除塵器設(shè)備到水泥罐車裝滿的全過程。

⑵運(yùn)行過程中，能將各設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)反饋到中控室。

⑶中控室接到備妥后可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備。

⑷停車狀態(tài)下，提供設(shè)備的備妥信號(hào)。

⑸運(yùn)行過程中若出現(xiàn)故障，可向中控室提供故障信號(hào)。

⑹實(shí)時(shí)監(jiān)控水泥罐車內(nèi)水泥的多少。

三 PLC控制的具體實(shí)現(xiàn)

基于以上幾點(diǎn)，我們選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程序控制器作為控制核心，通過對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)硬件組成

主要構(gòu)成如下：西門子S7-200系列CPU一臺(tái)、數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223一臺(tái)、模擬量擴(kuò)展模塊EM231一臺(tái)，我們將各個(gè)電機(jī)和閥門的狀態(tài)及控制信號(hào)接入PLC，由PLC對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車重量信號(hào)4-20mA電流信號(hào)。我們也可以將這些信號(hào)通過EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統(tǒng)升級(jí)為一個(gè)PROFIBUS-DP從站，實(shí)現(xiàn)中控室對(duì)散裝車間的控制

空氣系統(tǒng)自動(dòng)控制的必要性

應(yīng)用在天紡控股有限公司棉紡一工廠的空壓站，安裝有4臺(tái)70M3/min 4臺(tái)，53M3/min 4臺(tái)，48M3/min 2臺(tái)，43M3/min 4臺(tái)離心式空壓機(jī)和1臺(tái)42.5M3/min螺桿式空壓機(jī)，配有相應(yīng)處理量的冷凍式干燥器。空壓機(jī)設(shè)備自身帶有的CMC控制器，能夠自動(dòng)控制和保護(hù)主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)提示工作信息，具有故障報(bào)警和保護(hù)停機(jī)功能，能自動(dòng)根據(jù)用氣量的大小加載或卸載，并配有LCD顯示屏供現(xiàn)場(chǎng)觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，具有RS422/485通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)控制室計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的完整連接。

目前，空壓站的自控系統(tǒng)通過西門子S7-300可編程控制器，將部分空壓機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過RS422/485通訊接口采集進(jìn)PLC控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場(chǎng)控制室計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表。但是沒有對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行控制。

空壓機(jī)設(shè)備自帶的CMC控制器已經(jīng)能很好的控制單臺(tái)空壓機(jī)，但是不具備對(duì)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力。在空壓系統(tǒng)中，相對(duì)單臺(tái)空壓機(jī)的調(diào)整，空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控具有更重要的意義：

■ 單臺(tái)空壓機(jī)無法保證空壓系統(tǒng)整體供氣壓力的穩(wěn)定，而空壓系統(tǒng)的整體自控可以有效保持系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。

■ 整體的負(fù)載平衡，減少排氣放空，可以節(jié)約更多的能源，節(jié)省人力成本。

■ 可以實(shí)現(xiàn)無人操作，根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。

■ 可以定時(shí)間斷地記錄空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警，如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。

在已有的PLC系統(tǒng)中，沒有實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控功能。由于空壓機(jī)自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口，所有的數(shù)據(jù)采集和控制功能都通過通訊接口來實(shí)現(xiàn)，對(duì)比原有的控制系統(tǒng)，不需要增加硬件設(shè)備的投資，只需要改進(jìn)和增加控制軟件即可實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制。

除空壓機(jī)設(shè)備外，還可以將與空壓機(jī)配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網(wǎng)絡(luò)中來，實(shí)現(xiàn)空壓供氣設(shè)備的全面自控。

空壓站其他系統(tǒng)的自動(dòng)控制

除空壓供氣系統(tǒng)外，空壓站的其他系統(tǒng)也需要進(jìn)行自動(dòng)控制，如水循環(huán)冷卻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的控制方法與空壓供氣系統(tǒng)不同，主要是采用傳統(tǒng)控制模式。使用儀表采集需要的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

自動(dòng)控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：

■ 操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)無人值守；

■ 良好的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，防止了人為因素滯后；

■ 具有高可靠性；

■ 減輕工作人員負(fù)擔(dān)；

■ 節(jié)省人力成本。

需要控制的參數(shù)和可能的控制方式

空壓站需要的控制需求；⑴高、低壓供氣壓力控制（機(jī)組自動(dòng)開?？刂疲?； ⑵系統(tǒng)自動(dòng)排水控制； ⑶循環(huán)水液位控制和自動(dòng)加藥控制； ⑷所需壓縮空氣溫度、循環(huán)水溫度等參數(shù)控制等等。

空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控一般可以使用以下2種方法之一來實(shí)現(xiàn)：

⑴采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊和控制。

⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。

第一種方法可靠性高，適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC還可以按照設(shè)定的程序進(jìn)行自動(dòng)控制。

第二種方法是通過控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的分析運(yùn)算進(jìn)行控制，它具有較好的靈活性，但缺點(diǎn)是如果出現(xiàn)如計(jì)算機(jī)死機(jī)等故障時(shí)，有可能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好在計(jì)算機(jī)的一般恢復(fù)往往不需要太多的時(shí)間。

除空壓供氣系統(tǒng)自控外，空壓站可與制冷站、熱力站系統(tǒng)一起建立設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集中控制，或與工廠控制中心聯(lián)網(wǎng)，由控制中心的控制器實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)真正的無人值守。

系統(tǒng)構(gòu)成

對(duì)于以上討論，如果需要實(shí)現(xiàn)空壓站的整體自控，又許多成熟PLC自控系統(tǒng)可以選用，現(xiàn)以ZH公司的PLC自控系統(tǒng)為例。

該自控系統(tǒng)選用西門子S7-300系列可編程控制器，帶有RS422/485網(wǎng)絡(luò)接口，支持MODBUS等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。該系統(tǒng)可以采用專用工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)。空壓站自控設(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和各設(shè)備的特點(diǎn)，以及可能存在的問題，綜合各方面因素后確立分級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案，如圖1所示。

■ 硬件配置

現(xiàn)場(chǎng)儀表，受控設(shè)備、執(zhí)行器、帶有串行通訊接口的設(shè)備（如空壓機(jī)，冷干機(jī)等），PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

■ 軟件功能

選用專用的工業(yè)組態(tài)軟件（如WINCC或iFIX）用來監(jiān)視和操作整個(gè)生產(chǎn)過程，為控制系統(tǒng)提供通訊、顯示及報(bào)表管理等功能，各設(shè)備控制器自成一子系統(tǒng)，其應(yīng)用程序功能包括：信息，設(shè)備控制，故障報(bào)警，連鎖保護(hù)，以及數(shù)據(jù)處理和通信傳輸。

在系統(tǒng)實(shí)施過程中，還可引入故障檢測(cè)和故障診斷的處理程序，能夠提高系統(tǒng)的智能化程度，有利于進(jìn)一步改善自控系統(tǒng)的有效性和可靠性，通過優(yōu)化調(diào)度策略，軟件連鎖保護(hù)等自動(dòng)控制功能模式的應(yīng)用，有望將自動(dòng)化水平提升到更高層次，可以為確定空壓機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修點(diǎn)提供依據(jù)，并由此獲得更大的效益。

結(jié)論

總之通過自動(dòng)化控制可以克服由于人為因素造成的調(diào)節(jié)滯后等不利因素，減少運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)，達(dá)到減少用工和節(jié)約能源的目的。對(duì)于提升天紡控股有限公司的整體技術(shù)水平是相當(dāng)重要的。