糖厂清净工段DDS-5控制系统应用概述

作者：孙雪松
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发布时间：2011-04-11

糖厂清净工段DDS-5控制系统应用概述

摘要： 介绍了制糖工业清净工段采用DDS-5自动控制系统的设计过程理及原理和应用情况。概述了系统集成的功能，各项技术指标情况，设计思路，特殊工艺条件的专业设计过程及在工程实践中的经验。

关键词：清净 DDS-5 控制系统比值器传感器调节器工控机

我国的制糖行业属于传统工业，1995年以前自动控制应用水平非常低，只在个别工段应用一些测温，测压等装置。1995以后，我国制糖行业开始大规模应用自动控制，改造传统设备，使制糖行业的自动化水平得到极大提高。根据提汁流量按比例这套控制系统全部由丹麦尼鲁公司设计提供，实现制糖车间全部实现自动控制。其中清净工段由DDS-5控制柜组实现整个生产过程的自动控制。

1. 控制系统的设计过程及原理

尼鲁公司设计的清净工段控制采用国外成熟的控制系统结合中国的实际情况确定的。主控制系统是DDS-5控制柜组，由D5工控机和福克斯宝罗气动仪表两部分组成。气动仪表控制比例加灰.一二碳饱充控制，D5工控机控制一二碳的过滤系统。由于现场环境恶劣，所以比例加灰和一二碳饱充控制采用气动仪表控制。比例加灰根据提汁流量按比例自动调节石灰乳加入量，不论物料来量如何变化，物料和石灰乳的比值不变，使预灰碱度使终保持最佳状态。通过两台福克斯宝罗气动调节器.一台比值器.四台E+H电磁流量计.三台气动调节隔膜伐完成自动控制。如遇到突发情况可以调到手动状态进行手动调节。一二碳碱度控制由两台PH分析仪.气动调节仪.压力传感器和气动调节阀组成一套控制系统。PH分析仪将碱度的变化通过变送器和气电转换器输出20-100Kpa标准气信号给气动调节仪，调节仪根据给定值和测量值计算出偏差值，输出标准气信号控制Co2调节阀实现整个饱充的自动调节。一碳和二碳过滤的自动控制则D5工控机来实现。一碳过滤系统六台过滤器由两台工控机控制，每台工控机控制三台过滤器，两台工控机通过软件实现联机控制，使六台过滤器可以自由调配使用。二碳由一台工控机控制五台过滤器。

2. 控制系统的组成

2.1工控机

D5工控机的生产商为美国德州仪器公司，由丹麦尼鲁公司编写的控制程序其中两台通过软件和并口数据线相连。基本配置为主板，DC5V电源，真空荧光点阵显示器，数字输入输出板卡和模拟量输入输出板卡，磁盘驱动器等。

2.2气动调节器

气动调节器的输入输出信号为20-100Kpa气信号，控制方式由自动和手动两种控制方式。自动调节部分包括测量指示机构，给定信号发讯及指示机构，调节单元，平衡器，逻辑单元等。手动部分包括手操器和阀位显示机构。

2.3传感器

传感器主要有温度.液位.压力.流量.PH分析仪等。输出执行器有气动调节阀.变频器.启动开关蝶阀.气动隔膜调节阀等。传感器的选型要针对不同的工艺条件选择最佳的方案。例如泥浆罐的液位测量选用E+H的电容式液位电极测量，其输出0-4ma信号经过转换器转换为标准的4-20ma信号送到D5工控机。

3控制模式

3.1阀门控制方式为主

工艺变量的调控以气动调节阀开关阀为主，变频控制少量应用于有特殊要求的工艺设备上。D5工控机输出的电信号经电气转换器转换成标准气信号控制气动调节阀。过滤器的自动运行的起停.保护.连锁.报警全部由工控机完成。

3.2报警管理方式

人机界面设有报警信息提示窗，对于系统出现的各种报警进行管理，报警信息的查询非常方便。适用于现代化生产管理的要求。

3.3人机界面（HMI）

人机界面（HMI）人机界面为真空荧光点阵显示器。测量点的信息实时显示，在人机界面上可以进行状态监控.运行显示.工艺变量显示.及其参数的设定与显示。

3.4PID控制

气动调节器的PID采用微分先行的方式，这种PID构成方式有一个优点，就是当改变给定值Pg时，仪表的输出不会产生附加扰动，有利于控制系统的稳定。

4 DDS控制系统的特点

4.1系统的可控制能力高

生产线上的部分电机，全部阀门. 各种工艺参数.控制回路等均可实现自动控制。人机对话简单，系统提示全面。

4.2 系统控制灵活，可操作性强

设备的起停.保护.联锁.报警，各种控制参数的设定，全部在D5工控机上进行操作，普通操作工人可根据工艺要求或实际生产运行情况进行设置。

4.3 生产控制稳定，系统维护方便

不需要二次仪表进行数据的采集，环境恶劣的设备采用气动仪表控制，故障率大大降低。系统组成简单，维护量小。

4.4 系统实用性好

对于不同的控制条件其PID值可根据控制的对象不同进行调节设置，适应温度.压力.液位.流量等多种物理量的控制。可以实现手动.自动无干扰切换。

5. DDS控制系统在实际生产中的应用

清净工段自成一套控制系统，相关联的工段在生产过程中有关联的工艺变量共享。控制柜安装在控制室，工控机和气动调节仪.记录仪等安装在控制柜上，通过柜间连线将控制回路与工控机的输入输出板相连。气动表通过信号管和工段现场的变送器.执行机构相连。

5.1 比例加灰系统

电磁流量计检测出提汁量以4-20ma标准信号送到控制柜由电气转换器转换成20-100Kp的标准气信号给气动调节器F 4101，石灰乳流量由流量计检测输出4-20ma信号经电气转换器转换成20-100Kp气信号给气动调节器F4103，F4101.F4103的输出送给F4105,F4105内部有一比值器，F4103与F4101的差值与F4105比值器内的值对比后输出偏差值，F4105根据偏差值输出气信号，控制调节阀调节石灰乳加入量。

5.2一二碳饱充控制系统

渗出汁加入石灰乳在一二碳加入Co2进行饱充处理，E+HPH分析仪对一二碳汁的碱度进行分析，通过变送器输出4-20ma，通过电气转换器转换成20-100Kp气信号送到调节器，与给定值比较后输出气信号给执行器进行调节，根据碱度的变化调节Co2阀门开度，以增加或减少Co2的加入量。压力变送器把Co2的压力变化传送给控制系统的Co2压力调节仪，根据给定值调整Co2调节阀的开度，使Co2压力保持在一个恒定值，使终点碱度始终保持最佳碱度。

5.3过滤控制系统

3台D5工控机控制十一台过滤器，一台过滤器过滤过程分为进料.反洗.排泥.吹泥.排空.等待六个步骤。分为手动自动控制，自动控制时由工控机的时间程序控制。在不正常情况下用手动控制。一台过滤器有7个气动开关阀，一个压力开关两个电容式液位电极两个互锁式紧急停车开关。变送器送来的4-20ma信号通过模拟量输入板送到主板，开关量反馈信号通过数字量输入板转换成数字量送到主板，程序处理后输出数字信号到数字量输出板输出DC24V或DC0V信号给电磁阀箱，电磁阀输出0.45-0.6Mpa压缩空气控制阀门开关。由于过滤器在更换滤布时具有危险性，所以加有两个连锁紧急停车开关，以提高运行的安全性。

6.结束语

本系统工控机采用国际先进的主板和软件系统，故障率低，系统稳定。传感器及输出执行器选型符合工艺条件的要求，控制点选择经济合理，从实用角度出发，系统操作简单，对生产操作人员没有过高的技术要求，较适合国内糖厂操作人员的实际情况。

参考文献

[1] 李大友微机原理与应用[M] 北京中央广播电视大学出版社

[2] 刘臣良远程控制仪表[M] 化学工业出版社

[3] 贾清水生产过程计算机控制[M] 化学工业出版社