用PLC+电磁阀代替空气分配器进行均化控制

    1996年5月我厂扩建2号回转窑700t／d熟料生产线，生料均化库选用一座Φ15m×30m的混合室库，其充气控制的初步设计方案是：选用空气分配器。在建设过程中，通过实际考察，对PLC＋电磁阀控制和空气分配器方案进行比较：

    1）空气分配器控制充气的时间是固定的，生产中不能根据工况的具体条件进行改变，均化的效果很难保证。而采用电磁阀控制，电磁阀的动作时间能用PLC程序任意调节，并且根据不同的情况用程序可以实现多种控制方式，使生料均化的效果达到最佳。

    2）3台空气分配器的价格共计12.5万元，而20只电磁阀PLC的价格只有7.4万元。因此，1997年5月我厂决定采用PLC＋电磁阀控制方案，并且修改设计、安装和调试全部由本厂自行承担。1997年12月生料均化控制系统投入运行一年多，控制设备运行正常，均化效果良好。

1　混合室库均化原理

    混合室均化原理如图1。

图1 　混合室均化示意

    混合室均化库主要包括：贮存库、混合室、库顶分配器、库内充气系统和库侧卸料装置。其中库内充气系统包括：环形区卸料充气槽、混合室搅拌充气槽和隧道区输送充气槽，生料送入库顶分配器，呈流态化均匀地分配到输送斜槽中，通过斜槽下料口进入贮存库形成料层。库底环形充气槽分成四个区，由一台罗茨风机供气，每个区包括三个充气单元。通过电磁阀控制单个充气单元的循环充气，分块切割料层，卸入混合室。混合室充气槽也分成四个区，由两台罗茨风机供气。通过电磁阀控制，以“一区强其余三区弱”的方式，轮换充气搅拌混合室内的生料，形成一定高度的流态化料层，后由隧道区上卸料口卸出。

2　PLC控制电气设计

2.1　硬件设计

    为满足PLC控制与S7400PCS系统连接及设备控制要求，设置了S₁自动／手动／机旁切换和S₂中控／本控切换。当S₁在自动位置时，S₂可以选择中控计算机起／停操作或本控PLC控制柜起／停操作。当S₁在手动位置时，可由PLC控制柜上的按钮来控制设备开、停。当S₁在机旁位置时，可由机旁控制箱上的按钮来控制设备开、停。选用日本三菱公司的PLC：FX₂－32MR扩展FX－16EYR，对4台罗茨风机和20只电磁阀进行控制。

2.2　软件设计 

    程序设计采用梯形图语言。根据控制原理，设计程序共分4个部分：1）外环区顺序控制部分。2）内环区“一强三弱”控制部分。3）罗茨风机电机控制部分。4）方式切换和报警检测部分。为适应生产工况的变化，程序中外环区和内环区的时间可随时调整并有记忆功能。均化周期为55min。

3　PLC系统安装调试

    电气设计完毕后即可进行控制系统的安装、调试。在控制柜中安装PLC，连接电源及输入、输出控制线路，输入控制程序进行调试。首先采用模拟调试，即切断输出电源，模拟各种输入信号并对所有输出信号进行测试，看程序各个部分的功能是否符合控制过程的要求，用以考察PLC控制程序的完整性和可靠性。然后接通PLC输出电源，进行空载联动试车，最后进行带负荷联动试车。

4　使用效果

    1）PLC控制系统投入运行后，出库生料CaCO₃的指标全部合格，均化系数可达5.4，系统运行良好。

    2）每个充气单元的时间参数可根据工艺的要求随时调整，且有记忆功能，不受停电等因素的影响，修改参数方便。对各区充气单元充气顺序的不同组合，可实现多种均化方式。还可控制环形区的卸料速度，使混合室内的生料充分搅拌保持一定的流态化料层高度，保证了均化效果，满足了工艺的要求。

    3）控制功能软件化简化了控制设备，节省了设备投资，同时增加了设备运行的可靠性，减少了维修工作量，降低了维修费用。系统切换灵活，操作简单方便，岗位工人容易掌握。