3.2 下位机(现场控制站)软件设计
该系统控制器编程软件为Control Builder M软件,该编程软件是一个基于Windows环境的编程软件套件,为整个控制系统的开发提供一个统一的开发环境。该软件包采用了结构化的程序结构,提供了5种符合IEC 1 131—3标准的编程语言, 即梯形图(LD)、功能块(FBD)、指令表(IL)、结构化文本(ST)和流程图(SFC),他们可在同一个应用程序中混合使用。具有离线和在线迅速切换功能,可在运行态更改数据和指令,保存动态表格,插入断点等。Control Builder M 支持在线下载、离线仿真和在线模拟,可通过图形化界面得到CPU、通讯口、I/0 模块等的诊断信息及故障信息。
该项目在现场控制站程序的开发过程中采用基于C语法的sT语言和FBD相结合地形式进行联合编程。现场控制站程序主要完成设备的逻辑控制以及各种热工参数的采集。因此现场控制软件由I/0模块的初始化程序、系统的逻辑控制程序、模拟量处理程序、回路控制程序和各控制站之间及控制站与远程I/0 站之间的通讯程序组成。
逻辑控制部分主要完成设备的启停以及相关的故障处理。
生产线上所有设备的运行方式可分为本地控制和集中控制两种方式。本地控制是为现场设备安装、调试和维修方便而设计。集中控制又分为连锁控制和单机控制。在正常生产过程中。设备处在集中控制的连锁模式下,电机和各种阀按程序进行启停控制。当出现紧急事故时可以全线停车,以保证人身和设备的安全。单机控制方式是指非连锁方式下,各设备可以单独启动和停止。不需要严格的启停顺序。这种方式适用于DCS系统对设备的单机试车、设备安装和调试。
模拟量处理程序主要是对现场采集过来的模拟信号进行工程值转换、报警处理和趋势记录等。
在本系统中回路控制较多。主要有原料配料控制、窑尾喂料量控制、窑头喂煤量控制、分解炉温度控制、增湿塔回水控制、篦冷机风机阀门控制等。其中原料配料采取基于模糊PID的前馈控制,原料配料系统由四台定量给料机(石灰石、硫酸渣、砂岩和粉砂岩)及相应的板式给料机组成,单个控制回路的控制框图如图1所示。
其中总喂料量和各原料的配比来自质量控制系统(QCX),根据工艺要求,在设计配料程序时,通过总喂料量和配比先计算出石灰石的给定值,为了减少扰动对控制系统的影响,将石灰石的实时反馈值乘以其余各原料的比例系数,从而得出其余三种原料的给定值。
在运行过程中,程序根据模糊推理机对给定的分析结果,及时的调整控制对象(定量给料机或板式给料机),实时的调整相应的PlD参数。当给定较大时,为了加快响应,选用板式给料机为控制对象,定量给料机全速,此时为控制料层厚度的前馈控制;当给定较小时,为了减少波动,选用定量给料机为控制对象,板式给料机低速;当给料量居中时,采取同时对定量给料机和板式给料机进行PID控制的策略,从而大大提高了配料系统的相应时间、控制精度和稳定性。