鋁行業(yè)流變所控制的plc與綜自系統(tǒng)的結(jié)合

鋁行業(yè)流變所控制的plc與綜自系統(tǒng)的結(jié)合

由于廣泛使用采用整個(gè)鋁行業(yè)流程自動(dòng)化系統(tǒng)，且用于穩(wěn)定流量控制的pppo2s的有機(jī)結(jié)合已成為一個(gè)話題。PLC作為工業(yè)控制自動(dòng)化產(chǎn)品,因其具有強(qiáng)大的處理器指令集、高級的編程工具以及可擴(kuò)展的功能,使其能很好的滿足各種自動(dòng)控制任務(wù)?，F(xiàn)在鋁行業(yè)整流所,雖然每臺整流機(jī)組都配置一套PLC,但僅僅是用于整流柜、油風(fēng)冷卻器、水水(水風(fēng))冷卻器的信號采集,并沒有參與控制。而作為整流所最重要的過程控制即穩(wěn)流控制,依舊采用的是模擬PID調(diào)節(jié)板,不僅增加了成本,也浪費(fèi)了PLC所固有的數(shù)字式PID調(diào)節(jié)功能。而目前鋁行業(yè)的很多人都認(rèn)為PLC數(shù)字式PID調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度比模擬PID調(diào)節(jié)板慢,這顯然是一個(gè)誤區(qū)。大量的DCS、PLC用于熱電廠、煉油廠,一般煉油廠PID調(diào)節(jié)的掃描速度要求不大于0.5s(或1s)即可,熱電廠PID的調(diào)節(jié)不大于0.1s即可,而PLC本身的掃描周期可以設(shè)置為毫秒級,相對于飽和電抗器的強(qiáng)烈滯后效應(yīng),PLC的PID調(diào)節(jié)是完全可以實(shí)現(xiàn)鋁行業(yè)穩(wěn)流控制要求的。1流機(jī)組個(gè)數(shù)的確定現(xiàn)在鋁廠整流所基本還是按照N+1的原則配______置PLC的(N為整流機(jī)組的個(gè)數(shù)),即每臺整流機(jī)組配置一套PLC,再配置一套總調(diào)PLC。考慮到與綜自系統(tǒng)的接口問題(OPC),大多數(shù)鋁廠均采用AB公司SLC500系列PLC,選用SLC5/04CPU模塊,支持DH+網(wǎng)絡(luò),如圖1。2直流控制器電流側(cè)交流電流的采集機(jī)組分調(diào)PLC除了采集對應(yīng)間隔的整流柜、油風(fēng)冷卻器、水水(水風(fēng))冷卻器、直流刀閘信號,還需采集用于穩(wěn)流控制的信號:A、B柜直流電流、A、B柜控制繞組電流、A、B柜偏移繞組電流(可選),考慮到直流互感器的不穩(wěn)定性和滯后效果,可以采集整流變一次電流側(cè)交流電流。總調(diào)PLC采集的穩(wěn)流控制信號:系列電流、系列電壓、整流變斷路器位置信號、整流變有載開關(guān)檔位信號。3繼承:小閉環(huán)控制+連續(xù)控制穩(wěn)流控制是通過調(diào)節(jié)整流變壓器有載調(diào)壓與自飽和電抗器使得在電解槽負(fù)荷增加、網(wǎng)壓波動(dòng)和產(chǎn)生陽極效應(yīng)時(shí)能使系列電流的設(shè)定值與測量值趨向一致的控制。按照現(xiàn)有說法分大閉環(huán)控制和小閉環(huán)控制。大閉環(huán)控制由總調(diào)PLC實(shí)現(xiàn),小閉環(huán)控制由機(jī)組分調(diào)PLC實(shí)現(xiàn)。從工業(yè)控制角度看,大小閉環(huán)控制可以分為連續(xù)控制和邏輯控制。連續(xù)控制是比例積分微分控制(PID),通過比較設(shè)定值和反饋值,由PLC的PID模塊計(jì)算輸出,用于連續(xù)調(diào)節(jié)控制繞組的電流大小。連續(xù)調(diào)節(jié)的輸出是4～20mA電流信號或1～5V電壓信號,如圖2。3.1連續(xù)控制如圖3為連續(xù)控制的原理圖。從圖3可知共有3種運(yùn)行方式,就地控制和分調(diào)控制為小閉環(huán)PID單回路控制。(1)受此操作當(dāng)就地/遠(yuǎn)方選擇開關(guān)設(shè)置為就地時(shí),即為小閉環(huán)就地PID控制。此時(shí)小閉環(huán)PID的給定為就地電位器給定,反饋為整流機(jī)組直流電流。(2)分工和控制當(dāng)就地/遠(yuǎn)方選擇開關(guān)設(shè)置為就地、總調(diào)/分調(diào)選擇開關(guān)設(shè)置為分調(diào)時(shí),即為分調(diào)控制。分調(diào)控制是小閉環(huán)PID控制的計(jì)算機(jī)給定。(3)總調(diào)pid控制當(dāng)就地/遠(yuǎn)方選擇開關(guān)設(shè)置為就地、總調(diào)/分調(diào)選擇開關(guān)設(shè)置為總調(diào)時(shí),即為總調(diào)控制。大閉環(huán)總調(diào)PID和小閉環(huán)PID構(gòu)成一個(gè)串級控制。總調(diào)PID為主回路,小閉環(huán)PID為副回路,主回路的輸出作為副回路的設(shè)定。總調(diào)PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值即為系列電流穩(wěn)流設(shè)定值,由后臺計(jì)算機(jī)給定;反饋值為系列電流測量值(考慮到直流互感器的不穩(wěn)定性,也可以取所有機(jī)組的直流輸出之和作為反饋值)。3.2邏輯控制3.2.1自動(dòng)升檔控制當(dāng)穩(wěn)流控制運(yùn)行在總調(diào)控制方式時(shí),通過判斷控制繞組電流在截止區(qū)或飽和區(qū)來控制有載開關(guān)的自動(dòng)升降檔。如果控制繞組電流在飽和區(qū),此時(shí)系列電流小于給定穩(wěn)流電流,經(jīng)過一定延時(shí),自動(dòng)升檔升壓;如果控制繞組電流在截止區(qū),經(jīng)過一定延時(shí),自動(dòng)降檔降壓。3.2.2plc的控制策略最大需量控制是取進(jìn)線連續(xù)15min的電度值,與電力部門規(guī)定的或生產(chǎn)中限定的最大需量值比較,用于判斷實(shí)際運(yùn)行的實(shí)時(shí)值是否臨近限定值。當(dāng)大于限定值時(shí),減少系列電流穩(wěn)流給定值,必要的時(shí)候降檔降壓。PLC實(shí)現(xiàn)如式(1),P為進(jìn)線功率,t為當(dāng)前時(shí)間,積分長度為900s,按秒積分。最大需量公式?！襱t?15t-15tPdt≥限定值(1)式(1)可以采用PLC積分指令,采樣周期快,判斷準(zhǔn)確。3.2.3與其他電流穩(wěn)流設(shè)定值比較恒安時(shí)控制即安時(shí)偏差控制,它以每小時(shí)為單位,對實(shí)際電解系列電流安時(shí)值累計(jì),與系列電流穩(wěn)流設(shè)定值安時(shí)值比較,根據(jù)所求得安時(shí)差及本小時(shí)剩余時(shí)間自動(dòng)調(diào)整設(shè)定電流,以達(dá)到安時(shí)偏差自動(dòng)控制。3.2.4出運(yùn)行機(jī)組穩(wěn)流控制運(yùn)行在總調(diào)控制方式時(shí),當(dāng)某臺機(jī)組退出運(yùn)行,該臺機(jī)組在自動(dòng)降到最低檔位的同時(shí),其它機(jī)組能自動(dòng)穩(wěn)流;當(dāng)某臺機(jī)組投入運(yùn)行時(shí),能自動(dòng)升至與其它機(jī)組檔位,并能自動(dòng)滿足穩(wěn)流要求。4電解系列直流電流的平穩(wěn)度如何有效的利用PLC