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計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在輪胎硫化系統(tǒng)中的應(yīng)用
[我的輪胎] 發(fā)表時(shí)間：2009-09-20
目前，我國(guó)橡膠行業(yè)所用的生產(chǎn)設(shè)備與國(guó)外相比，處于比較落后的狀態(tài)，特別是在設(shè)備的自動(dòng)控制方面，差距更大。輪胎外胎硫化機(jī)作為輪胎行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，其控制系統(tǒng)的好壞、自動(dòng)化水平的高低，將直接影響輪胎硫化的質(zhì)量。在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，如何提高輪胎硫化機(jī)自動(dòng)控制水平以及工藝參數(shù)控制精度，已成為提高輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
1 傳統(tǒng)輪胎硫化控制系統(tǒng)存在的主要問題
硫化機(jī)控制系統(tǒng)在硫化過程中受外界因素影響較多。在實(shí)際生產(chǎn)中，總是按照條件較差的一個(gè)因素來(lái)確定硫化時(shí)間。通常實(shí)際硫化時(shí)間采用比理想的硫化時(shí)間增加 20 ％，工程輪胎則增加 30 ％，以確保輪胎完全硫化。采用這種傳統(tǒng)的方式控制輪胎硫化既浪費(fèi)了能源、降低了生產(chǎn)效率，也影響輪胎的質(zhì)量。同時(shí)，在控制系統(tǒng)和控制元器件方面存在以下幾個(gè)問題：
(1) 目前，國(guó)內(nèi)硫化機(jī)普遍采用只有數(shù)字邏輯控制功能的 PLC ，通過 DO 模塊驅(qū)動(dòng)接觸器控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)硫化機(jī)的啟、合模動(dòng)作，并對(duì) PLC 內(nèi)部的計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器及輔助繼電器等控件進(jìn)行邏輯編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化機(jī)硫化工藝過程 ( 步序 ) 的控制。同時(shí)，通過輸出單元控制集成式電控氣閥組的開啟與關(guān)閉，控制硫化機(jī)的進(jìn)汽、進(jìn)水及排水，實(shí)現(xiàn)硫化過程 ( 步序 ) 的自動(dòng)控制。但無(wú)法采集、處理、記錄過程控制數(shù)據(jù)，不具備生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)統(tǒng)計(jì)功能，各硫化工藝參數(shù)的調(diào)整比較麻煩，現(xiàn)場(chǎng)工作量很大。
(2) 目前，國(guó)內(nèi)硫化機(jī)外壓溫度的控制普遍采用帶有比例調(diào)節(jié)功能的三針記錄儀，通過調(diào)節(jié)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開啟量，控制進(jìn)入硫化機(jī)蒸汽室的蒸汽流量，實(shí)現(xiàn)硫化過程中外壓溫度的控制。在硫化過程中產(chǎn)生的蒸汽冷凝水通過每臺(tái)硫化機(jī)的疏水閥排入冷凝水主管道中。
由于三針記錄調(diào)節(jié)儀為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，其溫度信號(hào)的變化量是通過毛細(xì)管內(nèi)的液體根據(jù)熱膨脹的原理來(lái)采集，壓力信號(hào)的變化通過壓力彈簧管的受壓變形來(lái)采集，存在著測(cè)量誤差大、動(dòng)作反應(yīng)遲鈍、滯后等弊端。機(jī)械式三針記錄調(diào)節(jié)儀根據(jù)測(cè)量采集到的信號(hào)通過氣動(dòng)比例放大器將控制氣源信號(hào)送至硫化機(jī)外壓氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)其開啟量，實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化過程外壓溫度的控制。由于其比例參數(shù)的調(diào)節(jié)及輸出氣源的放大比例均采用機(jī)械螺桿手工調(diào)節(jié)，沒有一個(gè)精確的參數(shù)值，各參數(shù)的設(shè)定要手工完成，調(diào)整比例參數(shù)十分復(fù)雜。由于每臺(tái)硫化機(jī)的設(shè)備狀況各不相同，每臺(tái)設(shè)備需要反復(fù)調(diào)整控制參數(shù)。另外它是機(jī)械式結(jié)構(gòu)，在使用一段時(shí)間后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)螺桿位移，造成比例失調(diào)，又需重新調(diào)整。機(jī)械式三針記錄調(diào)節(jié)儀還存在調(diào)節(jié)精度較低，無(wú)反饋信號(hào)，執(zhí)行動(dòng)作遲滯等多種缺陷。由于硫化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)多為高溫多塵環(huán)境，經(jīng)常出現(xiàn)記錄筆尖堵塞故障，造成原始記錄缺項(xiàng)，直接影響輪胎生產(chǎn)控制。
另外，在國(guó)外機(jī)械式三針記錄儀已屬于淘汰產(chǎn)品，國(guó)外記錄儀廠商專供中國(guó)市場(chǎng)，其價(jià)格昂貴，備件不易采購(gòu)，維修困難，需要頻繁更換記錄墨水、記錄紙等消耗材料。
(3) 在輪胎的生產(chǎn)過程中，正在硫化的機(jī)臺(tái)數(shù)目并不固定，隨時(shí)需對(duì)一次水和二次水用量和壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)用水量較小時(shí)，傳統(tǒng)的控制方法是熱循環(huán)水通過泄壓調(diào)節(jié)閥直接短路回到除氧器，這就造成了相當(dāng)大的能源浪費(fèi)。由于輪胎硫化過程中用水量變化速度快，而氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥跟隨調(diào)節(jié)速度較慢，造成熱循環(huán)水壓力波動(dòng)較大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
(4) 在輪胎硫化過程中硫化機(jī)蒸汽室內(nèi)的冷凝水能否及時(shí)排放是影響硫化過程中外壓溫度產(chǎn)生波動(dòng)的一個(gè)極為重要的原因。目前國(guó)內(nèi)硫化機(jī)普遍采用疏水器控制冷凝水排放，但是由于多種原因造成疏水器經(jīng)常堵塞，為保證工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)絕大多數(shù)機(jī)臺(tái)通過打開疏水器的旁通截止閥使蒸汽直排，造成能源的極大浪費(fèi)。
2 計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)的原理與構(gòu)成
針對(duì)以上輪胎硫化工藝過程中存在的問題進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)硫化機(jī)群集散控制，不僅能提高企業(yè)的自動(dòng)化控制及管理水平，同時(shí)也能降低進(jìn)入高維護(hù)期硫化機(jī)控制裝置的維護(hù)成本，提高硫化過程中各工藝參數(shù)的控制精度，以保證嚴(yán)格控制硫化工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗。
針對(duì)以上輪胎硫化工藝過程中存在的問題進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)硫化機(jī)群集散控制，不僅能提高企業(yè)的自動(dòng)化控制及管理水平，同時(shí)也能降低進(jìn)入高維護(hù)期硫化機(jī)控制裝置的維護(hù)成本，提高硫化過程中各工藝參數(shù)的控制精度，以保證嚴(yán)格控制硫化工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗。
2 .1 系統(tǒng)概述
(1) 采用中控 PLC 、智能溫控器及壓力儀表替代原三針記錄儀，實(shí)現(xiàn)外溫閉環(huán)控制、記錄等。
(2) 根據(jù)硫化所需內(nèi)壓的設(shè)定值，利用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)確保給硫化機(jī)的供水壓力恒定，并取消一次供水泵，節(jié)約電能消耗。
(3) 取消硫化機(jī)系統(tǒng)冷凝水排放的疏水閥，采用熱電阻測(cè)溫，送至中控 PLC 處理后，實(shí)現(xiàn)溫度和定時(shí)控制相結(jié)合的冷凝水自動(dòng)排放方式，提高外溫控制精度，降低蒸汽的消耗量。
(4) 每臺(tái)硫化機(jī)加裝一臺(tái)輪胎胎號(hào)輸入裝置，實(shí)現(xiàn)輪胎硫化過程的歷史查詢功能，用以滿足產(chǎn)品質(zhì)量可追溯的要求。
(5) 在中央控制室內(nèi)采用 2 臺(tái)冗余熱備計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)硫化工藝過程參數(shù)的采集、處理、儲(chǔ)存以及生產(chǎn)過程中有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并能以各種功能圖表進(jìn)行顯示，提高企業(yè)管理水平。
(1) 采用中控 PLC 、智能溫控器及壓力儀表替代原三針記錄儀，實(shí)現(xiàn)外溫閉環(huán)控制、記錄等。
(2) 根據(jù)硫化所需內(nèi)壓的設(shè)定值，利用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)確保給硫化機(jī)的供水壓力恒定，并取消一次供水泵，節(jié)約電能消耗。
(3) 取消硫化機(jī)系統(tǒng)冷凝水排放的疏水閥，采用熱電阻測(cè)溫，送至中控 PLC 處理后，實(shí)現(xiàn)溫度和定時(shí)控制相結(jié)合的冷凝水自動(dòng)排放方式，提高外溫控制精度，降低蒸汽的消耗量。
(4) 每臺(tái)硫化機(jī)加裝一臺(tái)輪胎胎號(hào)輸入裝置，實(shí)現(xiàn)輪胎硫化過程的歷史查詢功能，用以滿足產(chǎn)品質(zhì)量可追溯的要求。
(5) 在中央控制室內(nèi)采用 2 臺(tái)冗余熱備計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)硫化工藝過程參數(shù)的采集、處理、儲(chǔ)存以及生產(chǎn)過程中有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并能以各種功能圖表進(jìn)行顯示，提高企業(yè)管理水平。
2 .2 計(jì)算機(jī)智能控制原理
2 .2 .1 取消三針記錄儀
為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、超限報(bào)警、輪胎編號(hào)輸入、硫化過程工藝參數(shù)的歷史查詢等功能，且為了節(jié)省改造時(shí)間，保留 C200H 的硬件及程控功能不變，將原三針記錄儀的功能，即硫化外溫的連續(xù)調(diào)節(jié)功能和硫化內(nèi)壓、內(nèi)溫、外溫的運(yùn)行參數(shù)連續(xù)記錄功能，通過敷設(shè)線纜送至中央控制室的集散控制系統(tǒng)，同時(shí)傳送到中央控制室的信息還包括反映硫化機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的硫化開始、硫化結(jié)束、故障報(bào)警及復(fù)位等信號(hào)。采用該方案的優(yōu)點(diǎn)是不需對(duì)原有的 PLC 系統(tǒng)編程改造，難度小、造價(jià)低，短時(shí)間內(nèi)即可完成改造，基本不影響現(xiàn)有的生產(chǎn)。
2 .2 .2 冷凝水自動(dòng)排放系統(tǒng)的優(yōu)化
2 .2 .1 取消三針記錄儀
為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、超限報(bào)警、輪胎編號(hào)輸入、硫化過程工藝參數(shù)的歷史查詢等功能，且為了節(jié)省改造時(shí)間，保留 C200H 的硬件及程控功能不變，將原三針記錄儀的功能，即硫化外溫的連續(xù)調(diào)節(jié)功能和硫化內(nèi)壓、內(nèi)溫、外溫的運(yùn)行參數(shù)連續(xù)記錄功能，通過敷設(shè)線纜送至中央控制室的集散控制系統(tǒng)，同時(shí)傳送到中央控制室的信息還包括反映硫化機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的硫化開始、硫化結(jié)束、故障報(bào)警及復(fù)位等信號(hào)。采用該方案的優(yōu)點(diǎn)是不需對(duì)原有的 PLC 系統(tǒng)編程改造，難度小、造價(jià)低，短時(shí)間內(nèi)即可完成改造，基本不影響現(xiàn)有的生產(chǎn)。
2 .2 .2 冷凝水自動(dòng)排放系統(tǒng)的優(yōu)化
目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)輪胎廠硫化機(jī)冷凝水的排放都采用疏水閥的排放方式。在輪胎硫化過程中，由于蒸汽熱交換而產(chǎn)生的冷凝水通過疏水閥排入冷凝水主管道中，但疏水閥濾芯經(jīng)常因水垢、雜物等原因而堵塞，使硫化機(jī)蒸汽室內(nèi)的冷凝水無(wú)法及時(shí)排出。由于輪胎外胎硫化機(jī)外壓溫度的測(cè)溫元件安裝在硫化機(jī)下蒸汽室底部，過多的冷凝水將淹沒測(cè)溫元件，這時(shí)三針記錄調(diào)節(jié)儀測(cè)量到的是低于硫化機(jī)蒸汽室內(nèi)實(shí)際溫度的虛假的溫度，而此時(shí)硫化機(jī)蒸汽室內(nèi)的實(shí)際溫度是滿足工藝條件的，這一點(diǎn)可以從安裝在硫化機(jī)上模的溫度計(jì)上證實(shí)。測(cè)溫元件將虛假的溫度信號(hào)傳送至三針記錄調(diào)節(jié)儀，由于低于工藝參數(shù)設(shè)定值，三針記錄調(diào)節(jié)儀將對(duì)外溫氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥輸出開啟信號(hào)，硫化蒸汽繼續(xù)進(jìn)入硫化機(jī)蒸汽室，使硫化外壓溫度進(jìn)一步升高，造成輪胎過硫。而不斷增加的冷凝水又會(huì)淹沒輪胎下模型，造成輪胎下模型溫度低于工藝設(shè)定值，這將造成輪胎欠硫。由于以上問題的存在，直接造成硫化過程外壓溫度控制不穩(wěn)，影響輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)由于疏水器故障率高，維修較為困難，頻繁更換疏水器勢(shì)必影響正常生產(chǎn)。為保證硫化工藝條件，及時(shí)排除硫化過程產(chǎn)生的冷凝水，只好將冷凝水旁通截止閥打開，直接排出硫化蒸汽，造成能源的大量浪費(fèi)。這樣浪費(fèi)的蒸汽約占硫化蒸汽總消耗量的 40 ％左右。
為此，通過采用熱電阻測(cè)溫、中央控制室控制，實(shí)現(xiàn)硫化過程蒸汽冷凝水的自動(dòng)排放，取消了疏水閥，增設(shè)了冷凝水儲(chǔ)水罐。
硫化過程開始后，外壓蒸汽由于熱交換而產(chǎn)生的冷凝水由硫化機(jī)蒸汽室流入冷凝水儲(chǔ)水罐中，插入儲(chǔ)水罐的鉑熱電阻將測(cè)量到的溫度信號(hào) ( 電阻信號(hào) ) 通過信號(hào)電纜傳送到中央控制室過程控制站 (GE 可編程控制器 ) 的 RTD 模塊中，過程控制站通過計(jì)算將冷凝水溫度信號(hào)送入上位監(jiān)控機(jī)供監(jiān)控、記錄，同時(shí)通過預(yù)先編制好的控制程序進(jìn)行處理、分析，當(dāng)測(cè)量溫度低于設(shè)定值時(shí)，過程控制站 PLC 輸出 ON 的開關(guān)量信號(hào)，驅(qū)動(dòng)二位三通先導(dǎo)電磁閥，控制氣動(dòng)切斷閥開啟，冷凝水自動(dòng)排出。隨著冷凝水的排出，冷凝水儲(chǔ)水罐內(nèi)的溫度不斷升高，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，過程控制站輸出 OFF 信號(hào)，控制氣動(dòng)切閥關(guān)閉，冷凝水排放系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。
2 .2 .3 輪胎生產(chǎn)編號(hào)輸入裝置 RTU 終端
每臺(tái)硫化機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制柜上安裝一塊 RTU 終端，硫化工通過操作 RTU 終端的按鍵，輸入輪胎生產(chǎn)序列號(hào)，通過通訊傳至中央控制室的監(jiān)控站，存到硬盤，以便將來(lái)查詢。輪胎號(hào)輸入終端和監(jiān)控站之間采用 RS ? 485 總線方式，采用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS 協(xié)議通訊，通訊距離長(zhǎng)、可靠性高、速度快，保證輪胎號(hào)正確送至監(jiān)控機(jī)，而且終端最多可帶 255 個(gè)站。
2 .2 .4 計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2 .2 .4 .1 中心控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)
2 .2 .4 .2 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
2 .2 .4 .3 監(jiān)控站的硬件、軟件組成及主要功能
2 .2 .4 計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2 .2 .4 .1 中心控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)
2 .2 .4 .2 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
2 .2 .4 .3 監(jiān)控站的硬件、軟件組成及主要功能
監(jiān)控站由 2 臺(tái)互為冗余熱備的高性能工控機(jī)組成，其硬盤容量 20G ，能存儲(chǔ)超過 7 年的硫化歷史數(shù)據(jù)。監(jiān)控站的主要功能是實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)控輪胎硫化過程的各種技術(shù)參數(shù)及參數(shù)超標(biāo)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、資料的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工作，以及各種歷史數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)下位 PLC 的在線編程等功能。
監(jiān)控站的主要功能：
?、僦饕獏?shù)的顯示；②曲線顯示；③產(chǎn)量報(bào)表；④參數(shù)整定；⑤參數(shù)修改；⑥報(bào)警顯示； ⑦歷史曲線查詢；⑧打印功能；⑨系統(tǒng)的安全性。
?、僦饕獏?shù)的顯示；②曲線顯示；③產(chǎn)量報(bào)表；④參數(shù)整定；⑤參數(shù)修改；⑥報(bào)警顯示； ⑦歷史曲線查詢；⑧打印功能；⑨系統(tǒng)的安全性。
2 .2 .4 .4 控制站
控制站響應(yīng)速度快，功能強(qiáng)，能支持浮點(diǎn)運(yùn)算。
控制站主要功能： (1) 數(shù)據(jù)采集； (2) 報(bào)警； (3) 外溫控制； (4) 冷凝水溫度控制。
控制站響應(yīng)速度快，功能強(qiáng)，能支持浮點(diǎn)運(yùn)算。
控制站主要功能： (1) 數(shù)據(jù)采集； (2) 報(bào)警； (3) 外溫控制； (4) 冷凝水溫度控制。
2 .2 .5 應(yīng)用軟件編程及功能
本系統(tǒng)采用中文 Microsoft Workstation4.0 作為操作平臺(tái)， 對(duì)整個(gè)硫化機(jī)群集散控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，主要的功能及特點(diǎn)如下：
(1) 檢測(cè)處理功能。 (2) 閉環(huán)控制功能。 (3) 圖形報(bào)表功能。 (4) 記錄功能。 (5) 在線調(diào)整功能。 (6) 打印功能 。 (7) 報(bào)警管理 。 (8) 統(tǒng)計(jì)分析功能。 (9) 歷史檔案功能。 (10) 系統(tǒng)安全性。 (11) 聯(lián)網(wǎng)特性 (12) 良好的人機(jī)接口。
本系統(tǒng)采用中文 Microsoft Workstation4.0 作為操作平臺(tái)， 對(duì)整個(gè)硫化機(jī)群集散控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，主要的功能及特點(diǎn)如下：
(1) 檢測(cè)處理功能。 (2) 閉環(huán)控制功能。 (3) 圖形報(bào)表功能。 (4) 記錄功能。 (5) 在線調(diào)整功能。 (6) 打印功能 。 (7) 報(bào)警管理 。 (8) 統(tǒng)計(jì)分析功能。 (9) 歷史檔案功能。 (10) 系統(tǒng)安全性。 (11) 聯(lián)網(wǎng)特性 (12) 良好的人機(jī)接口。
2 .3 輪胎硫化內(nèi)壓熱循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化
目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)輪胎行業(yè)，硫化機(jī)用熱循環(huán)水系統(tǒng)采用一次充水、二次水硫化工藝。通過安裝在供水泵出口處的 2 個(gè)泄壓調(diào)節(jié)閥控制泄水量，進(jìn)而控制供水壓力。在實(shí)際硫化生產(chǎn)過程中存在以下問題。
(1) 生產(chǎn)中正在硫化的機(jī)臺(tái)數(shù)目并不固定，因此對(duì)一次水和二次水用量的需求也不相同。當(dāng)用水量較小時(shí)，一部分熱循環(huán)水通過泄壓調(diào)節(jié)閥直接短路送往除氧器而不能用于硫化，造成了相當(dāng)大的能源浪費(fèi)。
(2) 生產(chǎn)中用水量變化較大，而泄壓調(diào)節(jié)閥跟隨壓力調(diào)節(jié)速度較慢，造成熱循環(huán)水壓力波動(dòng)較大，從而影響了產(chǎn)品質(zhì)量。
(3) 供水泵電機(jī)為鼠籠式電機(jī)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)方式為直接工頻啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，影響供電質(zhì)量。
目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)輪胎行業(yè)，硫化機(jī)用熱循環(huán)水系統(tǒng)采用一次充水、二次水硫化工藝。通過安裝在供水泵出口處的 2 個(gè)泄壓調(diào)節(jié)閥控制泄水量，進(jìn)而控制供水壓力。在實(shí)際硫化生產(chǎn)過程中存在以下問題。
(1) 生產(chǎn)中正在硫化的機(jī)臺(tái)數(shù)目并不固定，因此對(duì)一次水和二次水用量的需求也不相同。當(dāng)用水量較小時(shí)，一部分熱循環(huán)水通過泄壓調(diào)節(jié)閥直接短路送往除氧器而不能用于硫化，造成了相當(dāng)大的能源浪費(fèi)。
(2) 生產(chǎn)中用水量變化較大，而泄壓調(diào)節(jié)閥跟隨壓力調(diào)節(jié)速度較慢，造成熱循環(huán)水壓力波動(dòng)較大，從而影響了產(chǎn)品質(zhì)量。
(3) 供水泵電機(jī)為鼠籠式電機(jī)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)方式為直接工頻啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，影響供電質(zhì)量。
2 .3 .1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1) 根據(jù)以往硫化車間實(shí)際用水量的統(tǒng)計(jì)分析，我們選擇其中 2 臺(tái)泵作為自控泵參與自動(dòng)調(diào)壓控制。在自控系統(tǒng)的構(gòu)成中，采用壓力傳感器、壓力控制器、 PLC 、變頻器內(nèi)部 PID 和軟起動(dòng)器等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。
(2) 硫化供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，過熱水循環(huán)泵由原來(lái)的 2 臺(tái)工頻運(yùn)行、 2 臺(tái)備用改為 1 臺(tái)變頻運(yùn)行、 1 臺(tái)軟起動(dòng)備用。
(1) 根據(jù)以往硫化車間實(shí)際用水量的統(tǒng)計(jì)分析，我們選擇其中 2 臺(tái)泵作為自控泵參與自動(dòng)調(diào)壓控制。在自控系統(tǒng)的構(gòu)成中，采用壓力傳感器、壓力控制器、 PLC 、變頻器內(nèi)部 PID 和軟起動(dòng)器等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。
(2) 硫化供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，過熱水循環(huán)泵由原來(lái)的 2 臺(tái)工頻運(yùn)行、 2 臺(tái)備用改為 1 臺(tái)變頻運(yùn)行、 1 臺(tái)軟起動(dòng)備用。
2 .3 .2 系統(tǒng)控制過程
首先選擇運(yùn)行泵和備用泵，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“自動(dòng)”位置，然后啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。通過可編程控制器 (PLC) 發(fā)出指令使變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，壓力傳感器從供水主管道上檢測(cè)來(lái)的壓力信號(hào)一路送至變頻調(diào)速器，變頻器根據(jù)輸入信號(hào)與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行分析比較后，調(diào)節(jié)變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速以保持供水壓力恒定；另一路送至壓力控制器與設(shè)定的 2 個(gè)壓力信號(hào)進(jìn)行比較，以決定備用泵的投入、退出及壓力報(bào)警。當(dāng)變頻器控制電動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)定最高頻率時(shí)，變頻器發(fā)出信號(hào)給 PLC 。如果此時(shí)供水壓力不低于最低設(shè)定值，將認(rèn)為是正常壓力波動(dòng)，只有變頻器輸出最高頻率持續(xù) 40s 以上才啟動(dòng)軟啟動(dòng)器投入另一臺(tái)泵。如果此時(shí)供水壓力信號(hào)低于最低設(shè)定壓力， PLC 將控制軟啟動(dòng)器立即啟動(dòng)另一臺(tái)泵，以確保供水壓力恒定，滿足工藝要求。
首先選擇運(yùn)行泵和備用泵，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“自動(dòng)”位置，然后啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。通過可編程控制器 (PLC) 發(fā)出指令使變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，壓力傳感器從供水主管道上檢測(cè)來(lái)的壓力信號(hào)一路送至變頻調(diào)速器，變頻器根據(jù)輸入信號(hào)與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行分析比較后，調(diào)節(jié)變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速以保持供水壓力恒定；另一路送至壓力控制器與設(shè)定的 2 個(gè)壓力信號(hào)進(jìn)行比較，以決定備用泵的投入、退出及壓力報(bào)警。當(dāng)變頻器控制電動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)定最高頻率時(shí)，變頻器發(fā)出信號(hào)給 PLC 。如果此時(shí)供水壓力不低于最低設(shè)定值，將認(rèn)為是正常壓力波動(dòng)，只有變頻器輸出最高頻率持續(xù) 40s 以上才啟動(dòng)軟啟動(dòng)器投入另一臺(tái)泵。如果此時(shí)供水壓力信號(hào)低于最低設(shè)定壓力， PLC 將控制軟啟動(dòng)器立即啟動(dòng)另一臺(tái)泵，以確保供水壓力恒定，滿足工藝要求。
3 應(yīng)用效果
(1) 成本大大降低，而且維護(hù)量很小。
(2) 能夠起到明顯的節(jié)電效果。
(3) 由于硫化機(jī)冷凝水排放控制系統(tǒng)取消疏水閥，采用定溫控制排放，實(shí)現(xiàn)硫化冷凝水的自動(dòng)排放，使硫化機(jī)消耗蒸汽量大大降低 。
(4) 雖然該硫化機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用非常成功，但不能排除人為失誤而給整個(gè)控制系統(tǒng)帶來(lái)的危害。另外，整個(gè)控制系統(tǒng)的核心只采用一套 PLC 作為控制器，盡管采用高性能的 PLC ，可靠性也非常高，但由于多臺(tái)硫化機(jī)共用一臺(tái) PLC ，一旦控制器出現(xiàn)問題，勢(shì)必對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。針對(duì)以上的問題，可以采取以下兩種解決辦法，雖然價(jià)格提高較多，但可靠性得到大大提高。
?、俨捎萌哂嗟目刂破?，一旦主控制器出現(xiàn)問題，處于備份的控制器馬上接管工作，不會(huì)影響正常的生產(chǎn)，而且仍然是集中控制，價(jià)格不會(huì)太高。
?、诓捎梅稚⒖刂?，每臺(tái)硫化機(jī)采用單獨(dú)的 PLC 控制，去掉原來(lái)實(shí)現(xiàn)步序功能的 PLC ，所有的信號(hào)采集、步序控制、外溫控制都采用一個(gè)控制器完成。采用工業(yè)以太網(wǎng)把每個(gè) PLC 連接起來(lái)，這是最好的方案，但價(jià)格也是最高的。由于每臺(tái)硫化機(jī)的控制系統(tǒng)都是獨(dú)立的，互不影響，而且輪胎號(hào)輸入裝置也可以通過 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以可靠性極高，一臺(tái)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題不會(huì)影響其他機(jī)臺(tái)的正常工作。
(1) 成本大大降低，而且維護(hù)量很小。
(2) 能夠起到明顯的節(jié)電效果。
(3) 由于硫化機(jī)冷凝水排放控制系統(tǒng)取消疏水閥，采用定溫控制排放，實(shí)現(xiàn)硫化冷凝水的自動(dòng)排放，使硫化機(jī)消耗蒸汽量大大降低 。
(4) 雖然該硫化機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用非常成功，但不能排除人為失誤而給整個(gè)控制系統(tǒng)帶來(lái)的危害。另外，整個(gè)控制系統(tǒng)的核心只采用一套 PLC 作為控制器，盡管采用高性能的 PLC ，可靠性也非常高，但由于多臺(tái)硫化機(jī)共用一臺(tái) PLC ，一旦控制器出現(xiàn)問題，勢(shì)必對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。針對(duì)以上的問題，可以采取以下兩種解決辦法，雖然價(jià)格提高較多，但可靠性得到大大提高。
?、俨捎萌哂嗟目刂破?，一旦主控制器出現(xiàn)問題，處于備份的控制器馬上接管工作，不會(huì)影響正常的生產(chǎn)，而且仍然是集中控制，價(jià)格不會(huì)太高。
?、诓捎梅稚⒖刂?，每臺(tái)硫化機(jī)采用單獨(dú)的 PLC 控制，去掉原來(lái)實(shí)現(xiàn)步序功能的 PLC ，所有的信號(hào)采集、步序控制、外溫控制都采用一個(gè)控制器完成。采用工業(yè)以太網(wǎng)把每個(gè) PLC 連接起來(lái)，這是最好的方案，但價(jià)格也是最高的。由于每臺(tái)硫化機(jī)的控制系統(tǒng)都是獨(dú)立的，互不影響，而且輪胎號(hào)輸入裝置也可以通過 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以可靠性極高，一臺(tái)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題不會(huì)影響其他機(jī)臺(tái)的正常工作。
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