气力输送控制系统及其智能控制方法的研究
周正伟
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周正伟,. 气力输送控制系统及其智能控制方法的研究[J]. 电力研究,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157427.
摘要:
现阶段我国拟研究的气力输送控制系统应用主要研究橡胶、塑料行业重要原料的运输管理。针对该行业面临的实际技术状况,通过系统、科学、深入、细致的产品技术特性分析,归纳提炼,科学归纳总结,研发生产的“智能化气力输送系统”产品系列是集科技、环保、自动检测与控制为一体的新一代现代化应用技术系统,计算机智能监控系统技术和企业供应链运营管理过程自动化控制系统,以及集大规模集成工业装备和应用技术于一体的新一代自动化高科技和数字化产品。然而,用户企业对炭黑气输送过程系统运行的输送质量等级和总体输送运行效率水平等级的技术总体要求水平等也会日益提高,有必要同时对气源压力、流量系统和用户终端压力系统以及这其中两个主要气体输送压力系统之间存在的多个相关过程子系统之间进行较为科学、有效、最为安全可行的输送过程控制。文章提出了相关的控制策略和方法。
关键词: 气力输送控制系统智能控制方法
DOI:10.12721/ccn.2024.157427
基金资助:

1 研究和应用现状

目前我国气力输送控制系统大多由PLC控制,由于可编程控制器能在工业领域的各种复杂环境中长期稳定工作,以可编程控制器为控制系统核心的气力输送系统得到了国内用户的认可。在国外,由于气力输送技术的早期发展,工业化国家对环境保护的重视,以及许多西方国家劳动力成本高,气力输送设备得到了充分利用,其控制系统已经相当成熟。工业可编程控制器(PLC)和普通PC机的双层计算机控制模式得到了广泛的应用,许多智能应用已经在软件中实现。结合国外工程系统设计的实践经验。通过计算模拟数据,计算机模拟方法可以进一步预测系统各运行点的流量参数差异,以及流场环境中单输管道布局的变化对气流输送过程的重要影响。这两个特性的有机结合将有助于建立大型气力输送管道的计算机分析、设计和计算系统。一些研究机构也将人工智能理论应用于气动提升的研究,主要是利用神经网络技术对气动提升的各种参数进行预测,并取得了良好的效果。然而,没有使用实际的软件或产品。目前对气力输送系统的智能控制研究较少。总体而言,我国企业在气力输送智能控制系统方面与一些发达国家存在较大的理论差距。无论是工程应用的基础水平,还是先进工程应用的实践研究水平。

2 延长300KTALDPE/EVA气力输送项目简介

本项目是通过气力输送方式,把高压管式法生产的LDPE粒料、EVA粒料输送至脱气仓;并通过改变脱气流量、脱气时间对脱气仓中对不同牌号的产品进行脱气,当脱气效果达标后,把脱气仓中的物料输送至包装仓,进行包装;该项目利用了PLC和SPLC控制方案,实现了由PLC和SPLC系统控制高压工艺输送的新方法。项目技术难点:流量变送器测量数据不稳定,同一直管段下的涡街流量变送器、毕托管流量变送器测量数据无法对应;高压工艺输送系统首次使用PLC/SPLC系统控制;导波雷达不便于维护,误报频繁。项目解决方案:对涡街流量变送器进行温度压力补偿,在流量变送器的表头上设置为工况流量参数输出,利用柏努利方程原理把工况下的流量转化为质量流量;毕托管流量变送器表头设置为差压值参数的输出,经过温差补偿公式进行温度和压力的补偿;通过补偿后的流量可以稳定输出,并且能相互对应。高压工艺输送系统使用PLC/SPLC系统控制,解决了以下问题:①使用PLC的计数模块FM350代替速度转化模块KFD-UFC-EX1.D,节省了机柜安装空间,信号输出准确稳定;②利用PLC与SPLC代替DCS与SIS对高压工艺输送进行控制,系统间利用西门子独有的S7通讯,替代了DCS与SIS之间的硬线连接,在保证安全性的同时,保证信号往来稳定不丢失,节省了巨额的硬件、软件及安装布线成本。利用高频非接触式雷达变送器代替导播雷达变送器,解决了由于物料挂壁产生的误报问题,同时,高频雷达对于低介电常数的物料反馈比低频雷达温度可靠,易于维护。项目成效:该项目成功地运用了PLC和SPLC对高压工艺输送控制,为高压输送的控制方式提供了一种新的解决途径,并且解决了高压气力输送过程中的众多难题。

3 PLC控制方案

PLC的总线逻辑控制方案是指计算机控制系统中一般是用可编程逻辑控制可编程的总线控制器芯片模块(PLC)来作为其总线控制器部分,包括完成整个计算机系统的控制过程的输入及输出和人机界面,通常是需要通过在PLC电路中相应的控制输入或输出控制点、驱动的控制输出按钮和控制状态指示灯按钮等模块来完成。为了有效、准确地显示整个系统的运行情况,监视系统的运行状态,系统控制器采用模拟屏灯直接置于主控柜水平面上的运行方式。指示灯应用于直观地指示系统主要部件的功能和运行状态信号。目前,轮胎工业中使用的大多数基本参数气动控制系统都采用这种控制系统。PLC分布式控制模块的设计方案不仅具有自身结构紧凑、结构简单、可靠性高的特点,而且具有各种分布式控制单元输入控制器或输出分布式控制单元模块,可以通过直接总线和现场总线通信技术直接连接,省去了以往大量复杂的布线硬件和现场综合布线。基本上可以完全满足当今各种中小型工厂大规模生产中现代化管理应用的需求。因此,它已被较为成熟、广泛、有效和实用的现代生产管理行业所应用。然而,随着企业工厂建设的现代化进程,大规模生产控制自动化和管理控制自动化等,对现代化生产工艺设备的要求也逐渐进一步提高。PLC作为整个生产过程中的辅助设备,其设计方法本身不可避免地会面临一些技术上的劣势和缺陷,这些劣势和缺陷会逐渐暴露和展现出来。目前,PLC控制方案系统本身还远远不具备实现现场大批量生产的实时数据采集系统的自动实时信息存储、记录查询和自动实时数据显示与记录的功能,无法满足用户对复杂系统信息数据实时、快速、深入分析处理能力的苛刻性能要求。

4 工控机控制方案

工控机控制方案是指利用工业控制计算机作为控制器来控制气力输送系统的控制系统。工控机通过在主板插槽上安装数字或模拟输入输出板来采集现场信号。由于主板插槽的数量非常有限,输入和输出点相对较少,工控机只能用于中小型控制系统。另外,工控机的抗干扰能力很低。由于大多数工业计算机使用微软Windows操作系统,其运行模式决定了其无故障工作时间与PLC扫描模式之间的平均时间仍有很大差距。这也限制了工业计算机在工业领域的应用。然而,由于工业计算机通常使用Windows操作系统,可用的软件资源非常丰富。此外,工业计算机本身有一个大容量硬盘作为存储设备和一个高分辨率显示器作为显示设备,这对于处理大量数据非常有用。这些特点决定了目前工业控制计算机在橡胶轮胎行业的气力输送控制系统中很少单独使用,而更多用于实验室操作的气力输送控制系统。

5 结束语

文章根据项目实例探讨了气力输送控制系统的智能控制方法,实际上,后一个系统可能比上述模拟系统更复杂,它将配备许多其他辅助自动化设施,如换热器、过滤器、手动调节阀控制系统、旋转给料机系统的氮气反吹控制单元和过滤器控制系统等。筒仓位置和自动传送路径系统的参数设置方法也可能相对复杂。笔者介绍的是气动机械输送与控制系统设计的工程实现的最简单可行的基本方法、技术和一般思路,以及近年来在实际工程项目中总结出来的一些实用技巧。希望对大家实际进行工程液压系统的优化设计规划和设计实施有一些有效的学习、借鉴和实际帮助。

参考文献:

[1]俞葆青.粉煤灰双套管浓相气力输送智能控制系统的研究与应用[J].安装,2020(12):48-50.

[2]姜丰辉.气力输送控制系统及其智能控制方法的研究[D].青岛:青岛科技大学,2006.

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