纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制系统设计
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摘要：本课题针对目前变性淀粉生产中自动控制程度不高、DCS控制系统发展成熟等现状，提出纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制系统设计，在纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制系统设计思路、设计的原则、技术特征及配置等方面进行研究，并且展望了DCS控制系统在整个变性淀粉生产中应用。
关键词：纯胶；中试；卧式振动流化床干燥装置；DCS；PLC
目前多数的变性淀粉生产线停留在手工操作或者是模拟屏控制的生产模式，产品指标极不稳定，废品率极高。根据变性淀粉生产的特点，可以采用过程控制，因为在生产过程中，中间环节(可变因素)极多。要实现单一品种的过程控制，需要采集的信号主要有流量、液位、温度、pH值、电机、调节阀、开关阀的状态。DCS集散型控制系统具有设计组态灵活性好，数据采集方便准确；控制管理功能强；运行可靠性高；维护简便，人机界面友好等特点[2]，可以较好的用在变性淀粉生产加工中。因此在纯胶中试用卧式振动流化床干燥系统有必要研究变性淀粉中试干燥系统的DCS自动控制系统。
一、纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的控制系统设计思路
DCS集散控制系统是一种新型的计算机网络控制系统，用在变性淀粉生产中试装置进行集散控制。纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置可由现场控制站通过总线进行测量、控制和监控。工程师站点，能对DCS进行离线功能配置和组态下置，并且在DCS运行时，也可实时监控网络各节点的运行情况，操作站实时监控、调整有关配置和某些参数设定，使DCS运行在最佳状态。同时还能实现各装置控制切换、数据采集与分析显示、趋势浏览和报表分析、报警查询等功能。系统采用国内成熟硬件，实时网络重构，全数字化在线冗余硬件配置。
纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置并不十分复杂，所以采用以PLC为架构的DCS系统，以期降到该控制系统的成本。该系统一般由计算机、PLC及现场仪表、强电控制柜构成一个三级冗余式管理监控系统。其中强电控制柜执行手动或PLC程序指令控制现场设备的单机或连锁运行，PLC以程序方式控制现场设备运行并获取其现场状态，现场仪表采集显示现场数据，PLC与上位计算机进行双向通信；计算机实时以动态图形显示生产流程、重要工艺参数、设备状态、报警信息并打印有关报表；同时根据用户需求向下位的PLC发送控制指令。能方便的组合，改动，增减设备，使整个系统最大限度的适应生产需要。
二、纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的控制系统设计原则
DCS系统总体设计要注意以下几个原则：(1) 安全性：为确保强电控制下设备和人员的安全，系统中设置了多级保护环节和措施；(2) 可靠性[5]：在系统设计、生产、调试、安装等环节中严格遵守国家电工电器标准，关键设备元器件降额使用，自动控制程序冗余设计；(3) 先进性：在系统设计中，充分考虑现代电器控制技术的发展，参与目前国内外的发展水平和先进经验，确保系统在国内外处于领先水平；(4) 实用性：系统设计中将充分考虑变性淀粉的生产要求，使系统的功能尽可能完善，操作维护简便； (5)可维护性：元器件采用卡轨安装和板前接线方式，电缆桥架明敷设，有较完善的诊断，提示措施，能及时发现故障点，提高了系统的可维护性。
三、纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的控制系统各项技术特性
纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的控制系统，具体有以下几个方面：1、现场开关柜现场开关箱上设有“启动／停止”转换开关，用于设备现场单机试车及设备检修安全保护；2、现场信号：配以相关传感器对温度、流量、PH、设备运行状态通过I／O模块采集到现场控制器内，并在现场仪表显示，同时送入上位计算机中进行监控；3、电气控制柜：电气控制柜内设设备电器控制装置，具有过流、过热等多级保护措施；4、工艺流程模拟显示操作屏：总控制室采用生产工艺流程模拟显示操作屏对设备进行集中控制，显示设备运行状态，这样在总控制室就能控制整条生产线和一目了然掌握设备的运行状况；5、可编程序控制器(PLC)控制系统：可编程序控制器可按工艺要求上位机指令控制设备的启动和故障自动处理。由DVP-EH64R2可编程控制、电源模块、CPU模块、I／O模块、通信模块等组成。对纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的工作状态及时的进行自动监控，并在设备出现故障时控制声光报警并及时有效地进行故障的相应处理，有效地提高了生产率和生产安全；6、上位机控制系统：上位机由工业控制计算机；大屏幕显示器；打印机组成。纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制界面见图2。
图1 纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制系统功能结构图
Chart1.The Structure Chart of SSOS DCS System
图2 纯胶中试用卧式振动流化床干燥装置的DCS控制系统功能结构图[4]
Chart2.The Structure Chart of SSOS DCS System
四、 DCS在变性淀粉生产中的前景展望
通过本课题的研究，DCS控制系统也会应用的变性淀粉生产的其他设备、装置中，最终实现变性淀粉生产线的整体应用。随着变性淀粉将来大规模的生产以及其他变性淀粉的生产，激烈的竞争是不可避免的，产品质量就是竞争中求胜的重要保障，相信有了这样DCS控制系统，能够生产质量较为稳定的产品，同时改善劳动环境，减轻劳动强度，提高了劳动效率。
参考文献
[1] 吴巍. DCS控制系统在变性淀粉生产中的应用.工业计量，2002增刊：111-112
[2] 杨秀奎. 智能化变性淀粉生产线自动控制的技术特性. 应用能源技术，2008,12：37-38 [3] 杨秀奎. 智能化变性淀粉生产线自动控制的技术特性.应用能源技术，2008,12：37-39
[4] 卧式振动流化床使用说明书.郑州树仁科技有限公司，2010,10
[5] 杜刚浅谈DCS系统可靠性与规范管理.中国科技博览，2010,27：
[6] GB50093―2002自动化仪表施工及验收规范．
[7] GB50254―1996电气装置安装工程施工及验收规范．
[8] DCS控制系统在变性淀粉生产中的应用.计控系统，2002.增刊
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