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【摘要】隨著國內加氣混凝土控制技術的高速發展，及人工成本的日益增加，對加氣混凝土設備進行自動化控制改造，是當前行業的發展趨勢。本文以作者所在單位生產線為基礎，對蒸養工段進行了自動化控制的設計，在實際應用中取得良好的使用效果及經濟效益，為企業發展提供了動力。
【關鍵詞】DCS；電氣設計；組態編程；系統調試
1引言
DCS系統最早由霍尼韋爾在20世紀70年代推出，它結合了計算機技術、網絡技術、通信技術和自動控制技術，它是一種新型控制系統，專注于風險分散和控制優化。它由集中管理、分散控制和通信網絡三大部分組成。自問世以來，已經發展到第四代產品?？梢哉f，無論在國內外，分布式控制系統的應用已經形成了穩定成熟的環境[1-4]。
2蒸養工段簡介
我司當前的蒸養工段按功能由五個部分組成，主蒸汽部分、抽真空部分、升溫部分、降溫部分、蒸壓釜部分[5]。其中，主蒸汽部分，由蒸汽管道、電動閘閥、電動調節閥、溫度傳感器、壓力傳感器及蒸汽噴射式混合器組成，其作用是為蒸養工段提供蒸汽；抽真空部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力傳感器、抽真空分汽缸及水環式真空泵組成，其作用是抽出蒸壓釜內的空氣；升溫部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力傳感器及升溫分汽缸組成，其作用是將蒸汽分別送入各蒸壓釜；降溫部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力傳感器、降溫分汽缸、管殼式換熱及水環式真空泵組成，其作用是將各蒸壓釜內的蒸汽導入噴射泵，并將剩余的蒸汽進行換熱處理；蒸壓釜部分，由蒸汽管道、電動閘閥、壓力傳感器、溫度傳感器、疏水管道及各蒸壓釜組成，其作用是對半成品進行蒸養。
3電氣控制原理設計
在蒸養工段中，電氣設備包括電動截止閥、電動調節閥、電機、溫度傳感器及壓力傳感器，每種設備在工段中都有其特定的作用，在此，根據設備的作用設計相應的電氣原理。
3.1電機電氣控制原理設計
電機的啟動控制功能，不僅需具備遠程控制功能，為了設備的維護安全，也應具備就地的控制功能。同時，滿足系統自動控制要求，為電機設計運行、合閘、備妥、故障信號。在電機故障運行時，需要采取有效的措施切斷電機運行，在此設計使用熱繼電器作為保護。
3.2電動閘閥電氣控制原理設計
電動閥本身的操作在面板上具有遠程就地切換功能。因此，在電氣原理的設計中，沒有必要考慮控制電路中的遠程切換開關設計。在系統的使用中，電動閘閥用于控制管道氣體的流通與斷開，閥門應具備開關驅動信號，及相應的動作反饋信號，同時，考慮介質是高壓和高溫蒸汽，出于保護安全考慮，還應該有閥門動作過程發生堵轉情況的過力矩狀態信號反饋。
3.3電動調節閥電氣控制原理設計
電動調節閥也應用于系統設計中的排氣蒸汽管。與截止閥不同，調節閥是閥門位置控制，可在0%和100%開度之間連續調節。連續控制動作需要連續控制信號，采用4～20mA用作調節閥輸入控制信號，4～20mA用作調節閥位置反饋信號。
3.4溫度與壓力傳感器的電氣控制原理設計
目前傳感器的信號傳輸方式主要有三種：兩線制傳輸、三線制傳輸、四線制傳輸。兩線制傳輸與其他兩種類型的相比，具有高精度非線性校正，準確度高于其他兩種，因此設計采用兩線制變送器。
4系統的I/O點接線設計
本系統是以我司當前使用的新華XDC-800系統為基礎進行設計，設備均接入當前系統的空余I/O點。
4.1系統電氣設備控制點數統計
統計各電氣設備及檢測單元的控制點數統計。，統計蒸養系統所有電氣設備的總I/O點數：AI，19；AO，4；DI，226；DO，70。
4.2各I/O點的命名及系統接入端設計
同一設備I/O點采用同一前綴，設備I/O點根據功能，設計相應后綴，同一設備同類I/O點應相鄰接入卡件，I/O點按卡件端子自上而下接入。
5系統自動控制邏輯設計
5.1單體設備的邏輯設計
為滿足系統自動控制要求，單體設備應具備自動運行觸發功能，自動觸發指令由各設備自身的功能進行獨立的邏輯設計，并且需要在設備允許動作條件滿足情況下，才能使輸出有效；也應該具備人工操作干預功能，以備特殊情況下人工干預系統運行；最后，對于涉及安全性問題重要的設備，應該設計強制設備動作功能，作為最后一道設備保護措施，在緊急狀態，無視其他操作指令，強制關閉設備?？傮w來說，設備動作邏輯應遵循：強制操作指令＞人工操作指令＞自動控制指令。在設計設備反饋信號控制邏輯時，應遵循當輸出指令發出一定時間后，仍沒采集到相應的反饋信號，認為設備動作失敗，復位輸出信號，同時如果在運行過程，有故障信號反饋至系統，認為設備故障，復位輸出信號。以VA435閥為例，設計控制邏輯，如圖1，其他設備按自身的動作要求及上述的功能要求，進行了邏輯設計，不在此詳細列舉。
5.2系統步驟順控邏輯設計
從蒸養工藝的流程來看，工藝過程可以采用步驟順序動作的邏輯進行設計，每當動作一個步驟，輸出相應設備的DO，相應的設備動作信號反饋至系統時，再動作下一個步驟，當沒有接收相應設備的反饋信號時，保持輸出狀態，設備的輸出則由單體設備的控制邏輯進行判斷，如此反復，直到最后的設備動作完成，而每一步的動作步驟，則作為系統中單體設備的自動啟動或者自動停止的觸發信號。以435蒸壓釜為例，進行步驟順控邏輯設計。435#蒸壓釜蒸養順控邏輯編程如圖2，其他釜均按此邏輯進行邏輯設計，不在此詳細列舉。
6系統組態界面設計
系統的組態設計，應能滿足系統對設備的需求，通過彈出窗口，對每個設備的操作組態加以獨立區分。每個設備的操作組態都需要具備開閥按鈕、關閥按鈕、手動切換按鈕、自動切換按鈕、設備名稱、設備報警確認、設備故障信息、設備參數設定等。同時，根據系統功能的差別，區分設計各功能段的操作按鈕及參數設定。為方便監盤人員實時掌握系統運行狀態，將各種系統報警信號設計在相關設備附近，加上閃爍功能及顏色區分；將各種變送器檢測信號根據現場實際位置，標示在組態界面的相應區域。同時，對系統各設備的運行及停機狀態用綠色及紅色加以區分。
7系統調試
7.1單體設備調試
單體設備的調試包括設備I/O點調試及設備動作調試。I/O點調試，首先對所設計的設備接入I/O點進行現場核對，檢查是否每一個I/O信號都與設計匹配，校準溫度、壓力變送器現場數值與系統信號的偏差。設備動作調試，首先對系統中的電氣設備給出短脈沖輸出信號，試啟動檢查設備是否存在問題，然后再給出正常的長輸出，檢查設備運行是否穩定。
7.2系統模擬自動運行調試
模擬自動運行調試時，從安全的角度出發，采用虛擬給定壓力、溫度的方式進行，不實際使用蒸汽。給定系統自動運行觸發信號，檢查系統的順控流程是否正常，同時修改工段的目標參數，檢查系統是否按目標參數運行，給定設備故障信號，檢查系統中的設備是否及時作出保護動作。
8結束語
本文所設計的加氣混凝土自動蒸養控制系統，在實際投運中取得了良好的效果，系統實現全自動穩定運行，減輕運行監控人員的操作強度，設備故障時做出了及時的系統動作、安全報警、安全保護，保障了設備和系統的安全；同時工段的全自動運行，為企業管理人員提供高效的管理手段，有效提高企業整體效益。
【參考文獻】
[1]張雪申,葉西寧.集散控制系統及其應用[M].北京:機械工業出版社,2006.
[2]黃步余.分散控制系統在工業過程中的應用[M].北京:中國石化出版社,1994.
[3]王力常.分布式控制系統（DCS）設計與應用實例[M].北京:電子工業出版社,2004.
[4]劉士榮,陳雪亭,黃國輝,孔亞廣.計算機控制系統[M].北京:機械工業出版社,2012.
[5]陶有生,王柏彰.蒸壓加氣混凝土砌塊生產[M].北京:中國建材出版社,2018.
作者:蔡志達 單位:廣州發展環保建材有限公司
