本控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制器、上位機(jī)、就地控制器、水泵、壓力傳感器、液位傳感器、回水電磁閥、回水流量調(diào)節(jié)閥、電磁閥1、電磁閥2、噴嘴組1、噴嘴組2和溫度傳感器，其中就地控制器分別與水泵、壓力傳感器、液位傳感器、回水電磁閥、回水流量調(diào)節(jié)閥、電磁閥1、電磁閥2和溫度傳感器連接，并且就地控制器和上位機(jī)進(jìn)行MPI通訊和遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行 Profibus-dp 通訊。

就地控制器、上位機(jī)、回水電磁閥、回水流量調(diào)節(jié)閥、電磁閥1和電磁閥2都是由UPS（不間斷電源）進(jìn)行供電。發(fā)生停電故障時(shí)，操作人員依然可以通過上位機(jī)打開電磁閥1、電磁閥2和回水電磁閥，使水回流到水箱內(nèi)。

如圖1所示，圖1中的就地控制器是本控制系統(tǒng)的控制核心，完成所有的工藝控制和順序聯(lián)鎖保護(hù)控制功能。就地控制器和上位機(jī)進(jìn)行MPI通訊，將工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)上述工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；同時(shí)操作人員也可以通過上位機(jī)進(jìn)行操作。就地控制器和遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行 Profibus-dp 通訊，就地控制器將工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息也傳送給遠(yuǎn)程控制器，遠(yuǎn)程控制器實(shí)時(shí)接收就地控制器傳送的工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息并對(duì)其進(jìn)行顯示和記錄，同時(shí)根據(jù)就地控制器傳送來的水箱液位報(bào)警信號(hào)對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水。而且遠(yuǎn)程通控制器會(huì)將窯尾管道出口處煙氣的溫度設(shè)定值傳送給就地控制器。

液位傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水箱的水位狀態(tài)。當(dāng)液位值低于就地控制器內(nèi)的補(bǔ)水液位設(shè)定值時(shí)，就地控制器就向遠(yuǎn)程控制器發(fā)出水箱液位報(bào)警信號(hào)，遠(yuǎn)程控制器進(jìn)而控制相應(yīng)的設(shè)備對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水； 當(dāng)液位值高于上限液位設(shè)定值時(shí)，遠(yuǎn)程控制器停止對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水。

壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泵出口處的壓力值。若壓力值高于壓力上限設(shè)定值，則打開回水電磁閥，將回水流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)到100%，關(guān)閉水泵進(jìn)行快速泄壓；若壓力值低于壓力下限設(shè)定值，則及時(shí)關(guān)閉水泵、電磁閥1和電磁閥2，進(jìn)行故障檢查。

回水電磁閥用的是常閉閥，正常運(yùn)行時(shí)，回水電磁閥一直關(guān)閉。當(dāng)壓力傳感器值高于壓力上限設(shè)定值時(shí)，回水電磁閥得電，回水電磁閥打開進(jìn)行泄壓；當(dāng)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，也會(huì)打開回水電磁閥，使水流回流到水箱內(nèi)。

電磁閥1、電磁閥2和回水流量調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)水流量調(diào)節(jié)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電磁閥1、電磁閥2的開關(guān)狀態(tài)和回水流量調(diào)節(jié)閥的開度來控制噴嘴的噴水量。 

溫度傳感器裝設(shè)在窯尾管道出口處，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)窯尾管道出口煙氣的溫度。系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)噴水量來控制窯尾管道出口處煙氣的溫度。 

窯尾管道噴水控制系統(tǒng)的核心就是調(diào)節(jié)噴水量來控制窯尾管道出口煙氣的溫度。本控制系統(tǒng)核心控制原理如圖2所示，根據(jù)生料磨運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)更改溫度設(shè)定值，采用PID閉環(huán)控制回水流量調(diào)節(jié)閥的開度，用如圖3的滯回比較器控制電磁閥2的運(yùn)行狀態(tài)。

具體流程如下：窯尾管道噴水系統(tǒng)工作時(shí)，電磁閥 1處于打開狀態(tài)，就地控制器實(shí)時(shí)接收溫度傳感器的值并將該溫度傳感器的值和內(nèi)部的溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，通過PID控制器實(shí)時(shí)計(jì)算，輸出4~20mA信號(hào)來控制回水流量調(diào)節(jié)閥的開度，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況根據(jù)回水流量調(diào)節(jié)閥開度控制電磁閥2運(yùn)行狀態(tài)（如圖3所示）。

若回水流量 調(diào)節(jié)閥開度下降到控制器內(nèi)部的開設(shè)定值時(shí)，表明只開電磁閥1已不太能滿足噴水量的需求，此時(shí)打開電磁閥2來確保窯尾管道的性能；若回水流量調(diào)節(jié)閥上升到控制器內(nèi)部的關(guān)設(shè)定值時(shí)，表明只開電磁閥1也可滿足噴水量的需求，此時(shí)關(guān)閉電磁閥2。 

本智能控制系統(tǒng)控制流程如下：遠(yuǎn)程控制器根據(jù)接收到的液位傳感器的信號(hào)對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水，并且根據(jù)生料磨的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的將溫度設(shè)定值傳送給就地控制器。

當(dāng)溫度傳感器的值超過就地控制器內(nèi)的系統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，就地控制器打開電磁閥1和回水電磁閥，同時(shí)控制回水流量調(diào)節(jié)閥開度為 100%，延時(shí)1分鐘后打開水泵； 水泵打開后關(guān)閉回水電磁閥，啟動(dòng)PID控制器，進(jìn)行閉環(huán)控制，同時(shí)控制回水流量調(diào)節(jié)閥的開度和電磁閥2的運(yùn)行狀態(tài)；

當(dāng)溫度傳感器的值低于就地控制器內(nèi)的系統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉水泵，打開回水電磁閥，將回水流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)為100%，使水管內(nèi)的水快速回流到水箱內(nèi)，延時(shí)2分鐘后，關(guān)閉電磁閥1和回水電磁閥，同時(shí)停止系統(tǒng)運(yùn)行。

來源：《中材海外工程有限公司》

作者：潘曉晶

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