CN105785942B - 大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，包括如下步骤，步骤一：分区、分组；根据水泥生产工艺流程及设备区域分布，现场总体分为三大区域，各区域内将工艺顺序上有连续关系和联锁关系的设备、控制站或者相对独立的成套设备分成若干组；步骤二：分区、分组联合调试；1)各分组I/O信号与分散控制系统联合调试；2)单机模拟控制与参数、算法整定调试、3)分组设备单试及考核、4)设备整组启动、5)区域联动；各区的区域联动符合要求后，便根据工艺流程开始进行全线冷负荷试车。本发明提高现场调试效率，缩短调试时间，减少人力、时间成本，提高经济效益。

Description

大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法

技术领域

本发明涉及一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法。

背景技术

由于干法水泥生产线的工艺特点，其主要生产设备比较分散，所以现今大多干法水泥生产线采用“集散控制系统（DCS）”以实现分散控制、集中操作、分层管理等效能。

对于小型干法水泥生产线根据生产设备的工艺流程，依次对所有设备进行I/O测试；I/O测试完成后再分步通过过程控制站进行单机试车、程序调整；接着通过操作站对工艺过程运行监视和操作；最后所有设备进行联动试车，可有效完成调试工作。但对于产能5000t/D左右的大型生产线，厂区占地达30万m2，I/O信号近一万点，调试工作量增加数倍，按常规的调试方法进行调试，人力、时间成本激增，且工作效率低下.

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，提高现场调试效率，缩短调试时间，减少人力、时间成本，提高经济效益。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：分区、分组

根据水泥生产工艺流程及设备区域分布，现场总体分为三大区域：

1)石灰石堆场、原料调配、生料磨为一区，其生料均化库为工艺衔接的缓冲区；

2)煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨为一区，其水泥熟料库为工艺衔接的缓冲区；

3)水泥调配、成品库、水泥包装为一区；

各区域内将工艺顺序上有连续关系和联锁关系的设备、控制站或者相对独立的成套设备分成若干组；

步骤二：分区、分组联合调试

在区域及分组划分好后，各组调试人员即进入现场，在能源介质和电机主回路不投入的情况下对其所负责的设备分组同时开始调试工作；不同的分区和分组，因其互不干扰性可处于不同的调试阶段，并且各分组可同时对其分散检测处理层、过程控制层、集中监控操作层的软、硬件设备测试以及进行层间联合调试，操作步骤及要点如下：

1)各分组I/O信号与分散控制系统联合调试

确认I/O信号与分散控制系统各层实时数据的软、硬件组态必须一一对应，在I/O测试的同时联合进行以下调试：

①在分散检测处理层的现场控制站检查I/O模块运行是否正常，点位分配是否符合信号表设计；

②在工程师站打开工程程序，检查过程控制层的各测点配置与实际机柜中的各I/O模块是否一致，用测试界面对各I/O站调试组打点测试的实时数据是否正确，与软件组态相符；

③在集中监控操作层将操作员站的综合监控画面调出，对各I/O站，各调试组的各种信号进行监控测试，操作员站画面显示的结果是经过了所有硬件输入输出、信号滤波处理、物理量的转换、网络数据传递、软件数据接口对接后得到的最终结果；

2)单机模拟控制与参数、算法整定调试

I/O信号测试结束后，对分组内的设备进行单机模拟控制，和控制程序参数、算法整定调试；

①单机模拟控制调试

首先在现场使用本地模式操作设备启停，对检测盘柜内控制回路运行是否正确，工程师站控制程序执行情况是否正常，操作员站监控画面对应设备状态的实时显示是否正常；

本地控制模拟正确之后，需进行远程启动试验，由操作员站对设备进行启停操作，操作员站对应画面的通道、量程、信号变换、联锁和报警进行检查、确认，远程启动涉及的联锁保护必须对各联锁点进行试验，保证逻辑正确；

②参数、算法整定调试

对于单机设备涉及的各类信号的采样周期、调节范围、参与联锁控制的信号变换和越限值，以及比例-积分-微分控制器参数必须在模拟调试时验证和调整，暂时无法模拟控制的设备应用仿真系统测试算法、逻辑的执行情况是否符合要求；

3)分组设备单试及考核

在通过设备模拟控制调试和参数整定调试后，分组内的设备即可进行单机试车，单机试车包括现场本地试车和远程中控试车两部分，本地试车在现场启动，中控试车由操作员站启动，整个过程主要对各单机设备在自动化控制系统的过程控制层和集中监控层的调试内容进行检查及确认；

①操作员站用设备分组画面观察各控制回路的给定反馈，输出值及其曲线，监控画面的报警信息和故障信息，设备是否正确启停；与工程师站调试人员配合，处理程序修改、组态、监控调试工作；

②工程师站通过组态软件、程序编译软件检查现场控制站的运行情况，皮带跑偏、速度异常、各类限位信号、阀门开关状态、电流、压力、温度信号确认联锁逻辑执行；对控制算法，相关曲线和数值检查算法执行的正确性；并且根据工艺要求修改调整程序逻辑和组态；

③进行运行考核单机设备，测试电气控制和机械运转的稳定性和安装精度，对运转时间、电流、电气设备温度、机械设备温度、振动数据精确记录。

4)设备整组启动

分组内的单机设备试运转合格后，即进入设备整组启动调试阶段，调试主要以中控室的工程师站和操作员站执行，现场调试人员负责监控设备运行情况，当物理条件不能满足时需要模拟故障和联锁条件以达到单组和多组启动和停止的目标；

整组启动调试内容包括：

①组启动时要求包括电流、功率、温度、压力、振动模拟量各种信号尽量投入；

②单组内设备的联锁逻辑测试，整组启动联锁逻辑测试；

③组间工艺顺序测试，对组间信号引用，组启动顺序和停止联锁进行调试；

④操作员站检查组内设备启动时分组画面的联锁、报警、故障信息实时反馈情况；

⑤工程师站需对组启动控制程序执行情况，程序逻辑合理性，各组内设备启动顺序是否符合设计要求，对工艺人员提出的修改要求，组启动调试发现的问题要及时合理地处理；

5)区域联动

设备整组启动调试合格后，即进入区域联动阶段，根据现场主控站的配置分布情况和生产工艺流程划分原料调配区、生料磨及煤粉制备区、烧成窑区、水泥和矿渣粉磨区，成品区，视各区分组调试完成情况，可同时进行两至三个区的区域联试，并逐步扩展至全线各区域联试；

各区的区域联动符合要求后，便根据工艺流程开始进行全线冷负荷试车。

所述的大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，其特征在于：步骤一中三大区域里的石灰石堆场、原料调配、生料磨、煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨、水泥调配、成品库和水泥包装分别各为一组，共十个分组。

本发明的有益效果是：采用系统分组调试方法，根据水泥生产工艺流程及设备区域分布合理划分区域和分组，各分组的调试工作可同时进行，互不干涉，可处于不同的调试阶段，并且进行调试时，同时对DCS系统的分散检测处理层、过程控制层、集中监控操作层的软、硬件设备测试以及层间联合调试。此方法合理分解了调试区域，简化了调试流程，工作效率提升明显，有效缩短调试时间；使用此方法调试人员负责相对固定的调试区域，工作量缩减，提高工作效率，各分组同时进行调试，极大地缩短了调试时间。DCS为分散控制系统。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示：一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：分区、分组

根据水泥生产工艺流程及设备区域分布，现场一般将布置原料调配、生料磨、煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨、水泥调配、成品库、水泥包装等主要主控器站。总体可分为三大区域：

1)石灰石堆场、原料调配、生料磨为一区，其生料均化库为工艺衔接的缓冲区；

2)煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨为一区，其水泥熟料库为工艺衔接的缓冲区；

3)水泥调配、成品库、水泥包装为一区。

各区域内将工艺顺序上有较强连续关系和联锁关系的设备、控制站或者相对独立的成套设备分成若干组。

步骤二：分区、分组联合调试

在调试区域及分组划分好后，各组调试人员即进入现场，在能源介质和电机主回路不投入的情况下对其所负责的设备组同时开始调试工作。不同的分区和分组，因其互不干扰的特点可处于不同的调试阶段，并且各组可同时对其分散检测处理层、过程控制层、集中监控操作层的软、硬件设备测试以及进行层间联合调试，操作步骤及要点如下：

1)各分组I/O信号与DCS系统联合调试

为了保证系统的各种功能，特别是控制调节功能运行正确，确认I/O信号与DCS系统各层实时数据的软、硬件组态必须一一对应，在I/O测试的同时联合进行以下调试：

①在分散检测处理层1的现场控制站检查I/O模块11运行是否正常，点位分配是否符合信号表设计；

②在工程师站31打开工程程序，检查过程控制层2的各测点配置（物理地址、类型）与实际机柜中的各I/O模块是否一致，用测试界面对各I/O站调试组打点测试的实时数据是否正确，与软件组态相符；

③在集中监控操作层3将操作员站32的综合监控画面调出，对各I/O站，各调试组的各种信号进行监控测试，操作员站画面显示的结果是经过了所有硬件输入输出、信号滤波处理、物理量的转换、网络数据传递、软件数据接口对接后得到的最终结果，能全面地反映信号的正确性；

2)单机模拟控制与参数、算法整定调试

I/O信号测试结束后，对分组内的设备进行单机模拟控制，和控制程序参数、算法整定调试。

①单机模拟控制调试

首先在现场使用本地模式操作设备启停，对检测盘柜内控制回路运行是否正确，工程师站控制程序执行情况是否正常，操作员站监控画面对应设备状态的实时显示是否正常。

本地控制模拟正确之后，需进行远程启动（中控启动）试验，由操作员站对设备进行启停操作，检测操作员站对应画面的通道、量程、信号变换、联锁和报警等进行检查、确认，中控启动涉及的联锁保护必须对各联锁点进行试验，保证逻辑正确。

②参数、算法整定调试

根据设备的工艺要求和控制逻辑，对于单机设备涉及的各类信号的采样周期、调节范围、参与联锁控制的信号变换和越限值，以及比例-积分-微分控制器参数必须在模拟调试时验证和调整，暂时无法模拟控制的设备应用仿真系统测试算法、逻辑的执行情况是否符合要求。

3)分组设备单试及考核

在通过设备模拟控制调试和参数整定调试后，分组内的设备即可进行单机试车，单机试车包括现场本地试车和远程中控试车两部分，本地试车在现场启动，中控试车由操作员站启动，整个过程主要对各单机设备在自动化控制系统的过程控制层和集中监控层的调试内容进行检查及确认。

①操作员站用设备分组画面观察各控制回路的给定反馈，输出值及其曲线，监控画面的报警信息和故障信息，设备是否正确启停。与工程师站调试人员配合，处理程序修改、组态、监控等调试工作。

②工程师站通过组态软件、程序编译软件等检查现场控制站的运行情况，如皮带跑偏、速度异常、各类限位信号、阀门开关状态、电流、压力、温度等信号确认联锁逻辑执行。对控制算法，相关曲线和数值检查算法执行的正确性。并且根据工艺要求，修改调整程序逻辑和组态以符合设计要求。

③单机设备要按规定进行运行考核，测试电气控制和机械运转的稳定性和安装精度，对运转时间、电流、电气设备温度、机械设备温度、振动等数据要精确记录。

4)设备整组启动

分组内的单机设备试运转合格后，即进入设备整组启动调试阶段，本阶段的调试主要以中控室的工程师站和操作员站执行，现场调试人员负责监控设备运行情况，必要时模拟故障和联锁条件以达到单组和多组启动和停止的目标。整组启动调试内容包括：

①组启动时要求包括电流、功率、温度、压力、振动等模拟量各种信号尽量投入；

②单组内设备的联锁逻辑测试，整组启动联锁逻辑测试；

③组间工艺顺序测试，对组间信号引用，组启动顺序和停止联锁进行调试；

④操作员站检查组内设备启动时分组画面的联锁、报警、故障等信息实时反馈情况；

⑤工程师站需对组启动控制程序执行情况，程序逻辑合理性，各组内设备启动顺序是否符合设计要求，对工艺人员提出的修改要求，组启动调试发现的问题要及时合理地处理；

5)区域联动

设备整组启动调试合格后，即进入区域联动阶段，根据现场主控站的配置分布情况和生产工艺流程划分如原料调配区、生料磨及煤粉制备区、烧成窑区、水泥和矿渣粉磨区，成品区等，视各区分组调试完成情况，可同时进行两至三个区的区域联试，并逐步扩展至全线各区域联试。本阶段主要考核验证各区工艺流程是否符合设计要求，自动化控制逻辑是否准确，各级联锁是否可靠，DCS系统各层级的设备运行是否稳定，光纤网络、现场主控器、数据库、工程师站、操作员站的各类硬件及软件性能是否达到设计要求。

各区的区域联动符合要求后，便根据工艺流程开始进行全线冷负荷试车。

根据生产工艺流程及设备区域分布，将工艺上联系紧密的信号集中分配到同一个站内，减少站间信号的相互引用，减少不同站点在调试中的相互影响，在各站将工艺顺序上有连续关系和联锁关系的设备分配至同一组，形成若干调试组，以达到分区、分组调试的目的；

基于成熟的DCS系统软、硬件设施，光纤环网、现场主控器、数据服务器、系统电源等都做了冗余配置，并且软、硬件扩展性强，支持程序、参数修改的无扰下装，调试过程中出现的软、硬件问题可无缝切除或修改，不影响其它分组调试；

对于不同的分区和分组，因其互不干扰的特点可处于不同的调试阶段，并且各组同时对其分散检测处理层、过程控制层、集中监控操作层的软、硬件设备测试以及层间联合调试，进入联动试车阶段进行区域间联合调试以达到全线冷负荷试车的目标。

Claims (2)

1.一种大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：分区、分组

根据水泥生产工艺流程及设备区域分布，现场总体分为三大区域：

1)石灰石堆场、原料调配、生料磨为一区，其生料均化库为工艺衔接的缓冲区；

2)煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨为一区，其水泥熟料库为工艺衔接的缓冲区；

3)水泥调配、成品库、水泥包装为一区；

各区域内将工艺顺序上有连续关系和联锁关系的设备、控制站或者相对独立的成套设备分成若干组；

步骤二：分区、分组联合调试

在区域及分组划分好后，各组调试人员即进入现场，在能源介质和电机主回路不投入的情况下对其所负责的设备分组同时开始调试工作；不同的分区和分组，因其互不干扰性可处于不同的调试阶段，并且各分组可同时对其分散检测处理层、过程控制层、集中监控操作层的软、硬件设备测试以及进行层间联合调试，操作步骤及要点如下：

1)各分组I/O信号与分散控制系统联合调试

确认I/O信号与分散控制系统各层实时数据的软、硬件组态必须一一对应，在I/O测试的同时联合进行以下调试：

①在分散检测处理层的现场控制站检查I/O模块运行是否正常，点位分配是否符合信号表设计；

②在工程师站打开工程程序，检查过程控制层的各测点配置与实际机柜中的各I/O模块是否一致，用测试界面对各I/O站调试组打点测试的实时数据是否正确，与软件组态相符；

③在集中监控操作层将操作员站的综合监控画面调出，对各I/O站，各调试组的各种信号进行监控测试，操作员站画面显示的结果是经过了所有硬件输入输出、信号滤波处理、物理量的转换、网络数据传递、软件数据接口对接后得到的最终结果；

2)单机模拟控制与参数、算法整定调试

I/O信号测试结束后，对分组内的设备进行单机模拟控制，和控制程序参数、算法整定调试；

①单机模拟控制调试

首先在现场使用本地模式操作设备启停，对检测盘柜内控制回路运行是否正确，工程师站控制程序执行情况是否正常，操作员站监控画面对应设备状态的实时显示是否正常；

本地控制模拟正确之后，需进行远程启动试验，由操作员站对设备进行启停操作，操作员站对应画面的通道、量程、信号变换、联锁和报警进行检查、确认，远程启动涉及的联锁保护必须对各联锁点进行试验，保证逻辑正确；

②参数、算法整定调试

对于单机设备涉及的各类信号的采样周期、调节范围、参与联锁控制的信号变换和越限值，以及比例-积分-微分控制器参数必须在模拟调试时验证和调整，暂时无法模拟控制的设备应用仿真系统测试算法、逻辑的执行情况是否符合要求；

3)分组设备单试及考核

在通过设备模拟控制调试和参数整定调试后，分组内的设备即可进行单机试车，单机试车包括现场本地试车和远程中控试车两部分，本地试车在现场启动，中控试车由操作员站启动，整个过程主要对各单机设备在自动化控制系统的过程控制层和集中监控层的调试内容进行检查及确认；

①操作员站用设备分组画面观察各控制回路的给定反馈，输出值及其曲线，监控画面的报警信息和故障信息，设备是否正确启停；与工程师站调试人员配合，处理程序修改、组态、监控调试工作；

②工程师站通过组态软件、程序编译软件检查现场控制站的运行情况，皮带跑偏、速度异常、各类限位信号、阀门开关状态、电流、压力、温度信号确认联锁逻辑执行；对控制算法，相关曲线和数值检查算法执行的正确性；并且根据工艺要求修改调整程序逻辑和组态；

③进行运行考核单机设备，测试电气控制和机械运转的稳定性和安装精度，对运转时间、电流、电气设备温度、机械设备温度、振动数据精确记录；

4)设备整组启动

分组内的单机设备试运转合格后，即进入设备整组启动调试阶段，调试主要以中控室的工程师站和操作员站执行，现场调试人员负责监控设备运行情况，当物理条件不能满足时需要模拟故障和联锁条件以达到单组和多组启动和停止的目标；

整组启动调试内容包括：

①组启动时要求包括电流、功率、温度、压力、振动模拟量各种信号尽量投入；

②单组内设备的联锁逻辑测试，整组启动联锁逻辑测试；

③组间工艺顺序测试，对组间信号引用，组启动顺序和停止联锁进行调试；

④操作员站检查组内设备启动时分组画面的联锁、报警、故障信息实时反馈情况；

⑤工程师站需对组启动控制程序执行情况，程序逻辑合理性，各组内设备启动顺序是否符合设计要求，对工艺人员提出的修改要求，组启动调试发现的问题要及时合理地处理；

5)区域联动

设备整组启动调试合格后，即进入区域联动阶段，根据现场主控站的配置分布情况和生产工艺流程划分原料调配区、生料磨及煤粉制备区、烧成窑区、水泥和矿渣粉磨区，成品区，视各区分组调试完成情况，可同时进行两至三个区的区域联试，并逐步扩展至全线各区域联试；

各区的区域联动符合要求后，便根据工艺流程开始进行全线冷负荷试车。

2.根据权利要求1所述的大型干法水泥分散控制系统分组联合调试方法，其特征在于：步骤一中三大区域里的石灰石堆场、原料调配、生料磨、煤粉磨、烧成窑、水泥磨、矿渣磨、水泥调配、成品库和水泥包装分别各为一组，共十个分组。