CN103063026B - 环形套筒窑调节装置的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以通过上位机画面参数设定，根据检测单元获得的实际控制情况，由PLC控制系统进行运算和控制，从而实现环形套筒窑中调节装置根据实际情况得到自动调节的方法。本发明主要包括以下步骤：通过人机界面选择需要设置的调节装置，并设定该调节装置的标准值Y、主值K1、偏差值K2；PLC控制系统接受到上位机传送来的设定值，计算出控制范围的上下限，将该控制范围传输给上位机并进行显示；PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys；当Ys不在控制范围之内时，系统发出调整指令开大或关小能够控制该检测值的调节装置；PLC控制系统实时监控调节装置反馈值，当调节装置反馈值超出反馈值上下限时，系统自动锁定并报警。

Description

环形套筒窑调节装置的自动控制方法

技术领域

    本发明属于自动控制技术领域，尤其是涉及一种自动控制环形套筒窑上各种调节装置的方法。

背景技术

环形套筒窑工艺生产过程中，需要不时随着生产的变化而调整工艺参数。例如，通过调节阀调节管道压力或流量；通过液力耦合器调节高温风机的转速，从而调节窑内负压。一座环形套筒窑中通常由几十个调节点，几十套调节装置。目前大多完全由操作人员逐一操作，不仅费时费力，而且很难及时准确的调节到位，严重影响生产效率和产品质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种可以通过上位机画面参数设定，根据检测单元获得的实际控制情况，由PLC控制系统进行运算和控制，从而实现环形套筒窑中所有调节装置根据实际情况得到自动调节的方法。

实现本方法的设备包括上位机，PLC控制系统、检测单元和调节装置，其中，上位机、检测单元和调节装置均与PLC控制系统连接，上位机中需安装上位机组态软件。调节装置包括：气动调节阀、电动调节阀，电动执行机构和液力耦合器等常规调节装置。检测单元包括温度检测、压力检测和流量检测等常规检测装置，也包括环形套筒窑中各项设备本身传给PLC控制系统的运行状态信号。通过上位机对控制对象参数设定，控制对象包括压力、流量、温度和转速等，PLC控制系统自动计算出对控制对象的控制要求值，同时检测单元检测控制对象的实际检测值反馈给PLC控制系统，当设定值与检测反馈值存在差异，系统控制调节装置自动调整阀位，达到设定范围，自动停止调节。系统根据设定值与检测反馈值之间差异的大小，自动修正调整的频率和幅度。设定自动控制时调节装置的控制范围，当超出范围，系统自动锁定，停止调控，并报警提醒操作人员注意，并采取措施，以保证系统安全。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环形套筒窑调节装置的自动控制方法，包括以下步骤：

（1）    通过人机界面选择需要设置的调节装置，并设定该调节装置的标准值Y、主值K1、偏差值K2；

（2）    PLC控制系统接受到上位机传送来的设定值后，根据Ymin = K1×Y- K2，Ymax = K1×Y+ K2，计算出控制范围的上下限，将该控制范围传输给上位机并在人机界面中的信息反馈区域显示；

（3）    PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys；当检测值Ys不在步骤（2）计算的控制范围之内时，系统发出调整指令开大或关小能够控制该检测值的调节装置；

（4）    PLC控制系统实时监控调节装置反馈值，当调节装置反馈值超出反馈值上下限时，系统自动锁定并报警。

作为一种优选方案，所述步骤（4）中调节装置反馈值上下限可以通过人机界面进行设定。

作为一种优选方案，所述步骤（3）的具体实现方法包括：

（a）    PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys；

（b）    PLC控制系统判断所述检测值Ys是否在所述控制范围内，当Ys<Ymin且|Ys-Ymin|≧Yn，或Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Yn时，则PLC控制系统控制调节装置调节幅度为Xn%，调整周期为Tn；

（c）    单个调整周期Tn结束时PLC控制系统判断检测值是否已在控制范围之内，如果不在该范围内，则重复执行步骤（b），若已在控制范围中则不继续调整；

其中n≧1且n为整数，且Yn、 Tn和 Xn已在PLC控制系统中预先设定。

作为一种优选方案，所述步骤（b）进行调节时，当Ys<Ymin时，PLC控制系统控制调节装置开大Xn%,当Ys>Ymax时，PLC控制系统控制调节装置关小Xn%。

本发明提供的环形套筒窑调节装置，通过参数的设定，PLC控制系统能够根据设定自行计算，自动及时准确控制各调节装置，有效控制整个环形套筒窑的各项生产参数，实现了生产的高度自动化。此外，充分利用了现有设备，结合上位机中安装的相应软件，即可实现控制功能，方法简单有效，节约成本。在调节时，能够根据实际检测值与控制范围之间的实际差异的大小，进行不同幅度不同周期的调节，调节过程精细灵活。

附图说明

图1为实现本发明所需设备的电路连接图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实现本方法设备包括如图1所示的上位机，PLC控制系统、检测单元和调节装置，其中，上位机与PLC控制系统彼此之间互相传递信号，上位机中安装有上位机组态软件，提供了人机界面，操作人员可以在界面上进行参数设定，显示控制及监控各项信息，作为优选，上位机包括触摸控制屏，操作更为直观方便。调节装置和检测单元的数量都至少为一个，通常为数十个甚至更多。其中，调节装置包括：气动调节阀、电动调节阀，电动执行机构和液力耦合器等常规调节装置。PLC控制系统向各调节装置发送的与PLC控制系统之间互相传递信号，。检测单元包括温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元等常规检测装置，检测单元将检测到的各种信息传输给PLC控制系统，PLC控制系统也接收环形套筒窑中各项设备本身能够提供的如转速等运行状态信号。

PLC控制系统，接收来自上位机传来的设定参数等控制信号、检测单元发送的各项检测值以及调节装置反馈的阀门开度信息，通过相应的公式计算处理数据，并向调节装置传送调节控制信号，从而实现对调节装置的自动控制。

调节装置有两种控制方式：手动控制和自动控制。在上位机界面上通过选择按钮选择手动控制或自动控制，并显示当前控制状态。只有选择了自动控制，并系统确认满足预先设定好的自动控制联锁条件，系统才切换自动控制状态，否则仍然处于手动控制状态。只有处于自动控制状态，系统才自动调控。

当选择手动控制时，可以在上位机界面中的手动控制区通过滑块或上下点动，设定各调节阀的开度。

PLC控制系统的自动控制过程如下：

（1）当选择并处于自动控制状态下，通过人机界面选择需要设置的调节装置，选中的调节装置变成绿色显示，操作人员可以通过上位机的人机界面在相应位置设定改调节装置所要调节的标准值Y、主值（即系数）K1、偏差值K2，上述设定值被传送至PLC控制系统，PLC控制系统根据上述设定值以及检测单元传送来的检测值，通过计算控制调节装置调大或关小。

（2）PLC控制系统根据以下公式计算出控制范围：

K1×Y±K2；

并定义：

Ymin = K1×Y- K2；

Ymax = K1×Y+ K2；

PLC控制系统计算出控制范围（Ymin,Ymax)后，将该信息传输给上位机并在人机界面中的信息反馈区域显示。

（3）PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys，当检测值Ys不在通过上述过程计算的控制范围之内即Ys大于控制范围上限Ymax或小于控制范围下限Ymin时，系统发出调整指令开大或关小能够调节该检测值的调节装置，检测单元与调节装置之间的对应关系已预先在PLC控制系统中设定。

PLC控制系统根据设定值与检测反馈值之间差异的大小，自动修正调整的频率和幅度。调节装置在调整过程中，实行周期调整，单个调整周期结束时PLC控制系统判断检测值是否已在控制范围之内，并根据需要决定是否再次调整。调整周期及每次调整幅度在PLC控制系统内部有预先设定值，操作人员亦可以通过人机界面对上述两个参数进行设置。例如，当检测信息反馈实际值Ys不满足控制范围（Ymin,Ymax)时，系统自动启动调整，每间隔5秒钟调整一次，每次调整阀位开度3%，在5秒钟内管道气流建立新的平衡点，5秒之后根据检测值再次判断是否需要调整，直到检测值落入控制范围为止。

为了使调节过程更为精细灵活， PLC控制系统中预先设定好一组递减调节值列表：Y1，Y2……Yn，Y1>Y2>......>Yn；

针对不同的调节值，配置相应的调整周期T和调整幅度X，即T1，T2……Tn和X1，X2……Xn；

当检测值Ys<Ymin且|Ys-Ymin|≧Y1,或Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Y1时，调整周期为T1(秒/次），调整幅度为X1%(阀位）；

当检测值Ys<Ymin且|Ys-Ymin|≧Y2，或Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Y2时，调整周期为T2(秒/次），调整幅度为X2%(阀位）；

…………

当Ys<Ymin且|Ys-Ymin|≧Yn，或Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Yn时，调整周期为Tn(秒/次），幅度为Xn%(阀位）。

上述过程中,当Ys<Ymin时，PLC控制系统控制调节装置开大Xn%,当Ys>Ymax时，PLC控制系统控制调节装置关小Xn%。

当调节值较大时，所需要的调整幅度也较大，因此X1> X2>......>Xn，而调节幅度越大时，每次调节之后管道内气流建立新的平衡点需要的时间也越长，因此需要的调整周期也越长，因此相应地T1> T2 >......>Tn。

以下以n=2为例,设定T1为10秒，T2为2秒，X1为3%，X2为0.5%。

当PLC控制系统检测到管道压力值Ys<Ymin，且|Ys-Ymin|≧Y1时， PLC控制系统控制调节阀调大3%(阀位），调整10秒后，PLC控制系统判断管道压力值是否在控制范围（Ymin,Ymax)之内；

若管道压力值Ys<Ymin， |Ys-Ymin|≧Y2时，PLC控制系统控制调节阀调大0.5%(阀位），调整2秒后再次判断管道压力值是否在控制范围内；

当PLC控制系统检测到管道压力值Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Y2时， PLC控制系统控制调节阀调小3%(阀位），调整10秒后，PLC控制系统判断管道压力值是否在控制范围（Ymin,Ymax)之内；

若管道压力值Ys>Ymax， |Ys-Ymax|≧Y2时，PLC控制系统控制调节阀调小0.5%(阀位），调整2秒后再次判断管道压力值是否在控制范围内；

若PLC控制系统判断管道压力值已在控制范围内，则不继续调整。

（4）PLC控制系统还实时监控调节装置反馈值，该反馈值代表了各调节装置的阀位，操作人员可以通过人机界面设定该反馈值上限和下限，当调节装置反馈值超出设定好的上下限时，系统自动锁定并报警。例如反馈值上限设为95%，反馈值下限设为5％，当调节装置反馈值大于95%或小于5％时，系统自动锁定，并报警提示超出控制范围。此时提示操作人员应当安排查明原因，采取相关措施。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种环形套筒窑调节装置的自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过人机界面选择需要设置的调节装置，并设定该调节装置的标准值Y、主值K1、偏差值K2；

（2）PLC控制系统接受到上位机传送来的设定值后，根据Ymin = K1×Y- K2，Ymax = K1×Y+ K2，计算出控制范围的上下限，将该控制范围传输给上位机并在人机界面中的信息反馈区域显示；

（3）PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys；当检测值Ys不在步骤（2）计算的控制范围之内时，系统发出调整指令开大或关小能够控制该检测值的调节装置；

（4）PLC控制系统实时监控调节装置反馈值，反馈值代表了各调节装置的阀位，当调节装置反馈值超出反馈值上下限时，系统自动锁定并报警。

2.根据权利要求1所述的环形套筒窑调节装置的自动控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中调节装置反馈值上下限可以通过人机界面进行设定。

3.根据权利要求1或2所述的环形套筒窑调节装置的自动控制方法，其特征在于：所述步骤（3）的具体实现方法包括：

（a）PLC控制系统实时监控各检测单元的检测值Ys；

（b）PLC控制系统判断所述检测值Ys是否在所述控制范围内，当Ys<Ymin且|Ys-Ymin|≧Yn，或Ys>Ymax，且|Ys-Ymax|≧Yn时，则PLC控制系统控制调节装置调节幅度为Xn%，调整周期为Tn；

（c）单个调整周期Tn结束时PLC控制系统判断检测值是否已在控制范围之内，如果不在该范围内，则重复执行步骤（b），若已在控制范围中则不继续调整；

PLC控制系统中预先设定好一组递减调节值列表：Y1，Y2……Yn，Y1>Y2>......>Yn；针对不同的调节值，配置相应的调整周期T和调整幅度X，即T1，T2……Tn和X1，X2……Xn；其中n≧1且n为整数，且Yn、 Tn和 Xn已在PLC控制系统中预先设定。

4.根据权利要求3所述的环形套筒窑调节装置的自动控制方法，其特征在于：所述步骤（b）进行调节时，当Ys<Ymin时，PLC控制系统控制调节装置开大Xn%,当Ys>Ymax时，PLC控制系统控制调节装置关小Xn%。