一种矿粉立磨产线自起停控制方法及其系统与流程

1.本发明涉及控制设备领域，具体地，涉及矿产行业内的控制方法及其系统。尤其是涉及一种有效的矿粉立磨产线自起停控制系统。


背景技术：

2.现有矿粉生产线分布式控制系统基本是靠操作人员手动启停，没有达到由计算机自动控制的水平，因此，若生产在不同的工况下，由于设备无法自动进行启停操作，因而会产生误操作的情况，并由此带来设备的损坏，甚至于会引发运行事故。此外，现有的矿粉生产线由于无法实现自动化控制，因而无法实现最佳的运行模式，使得主机设备的运行效率较低。
3.通过对文献和专利的检索，与矿粉控制相关的专利及文献例如：公开号为cn101989087a，公开日为2011年3月23日，名称为“工业化加工渣油的在线实时故障监测与诊断的系统装置”的中国专利文献公开一种工业化加工渣油的在线实时故障监测与诊断的系统装置。但是在该专利文献所公开的技术方案中，并未涉及对现有的矿磨生产线的控制方法的改进。
4.基于此，期望获得一种矿粉立磨产线自起停控制方法，以实现更好地生产线控制，提高自动生产效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种矿粉立磨产线自起停控制方法及其系统。
6.为了实现上述目的，本发明提出了一种矿粉立磨产线自起停控制系统，其包括分散控制子系统、与分散控制子系统连接的顺序控制子系统、模拟量自动控制子系统以及pid控制回路；
7.其中，所述顺序控制子系统控制主机设备的启动和停止；
8.所述模拟量自动控制子系统根据逻辑运算结果控制分散控制子系统；
9.所述pid控制回路根据比例环节、积分环节和微分环节组合运算后得到相应的控制输入量实现自动调节被控设备开度、频率及喂料量。
10.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，顺序控制子系统包括润滑系统、液压系统、成品系统、收尘系统、外循环系统、热风炉系统、主电机系统、喂料系统。
11.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，pid控制回路控制在各子系统间穿插必要的模拟量pid调节，使磨机出口温度、选粉机转速、主排风机转速、磨内压差在顺序启停过程中得到有效调控，以通过所述pid控制回路控制一键启停功能。
12.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，所述模拟量自动控制子系统包括控制元件，所述控制元件用于在第一工作电路与第二工作电路之间进行切换。
13.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，所述模拟量自动控制子系统的控制元件包括双刀双掷切换开关以及恒流给定器。
14.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，当所述模拟量自动控制子系统处于第一工作电路时，控制切换开关的接点接通，恒流给定器与调节回路的输出相连，恒流给定器提供调节输出信号i
mv
，数字信号给定器把第一与门的输入端置为0，第二与门的输出端置为0，控制切换开关的接点闭合，调节器的输出it自动同步跟踪阀位反馈信号if，并始终相等，反相器的输出置为1。
15.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，其当所述模拟量自动控制子系统处于第二工作电路时，控制切换开关的接点闭合，调节器的输出it为调节回路的输出信号i
mv
，当处于第一条件状态时，第一与门的输入端为1时，输出端为0，切换开关闭合，调节器维持同步跟踪。
16.优选地，在本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统中，当所述模拟量自动控制子系统处于第二工作电路时，控制切换开关的接点闭合，调节器的输出it为调节回路的输出信号i
mv
，当处于第二条件状态时，第二与门的输出端为1，第一与门的输出端为0，切换开关断开，调节器跟踪切除，调节器开始处理来自偏差器的输入信号ix，经比例、积分运算形成自动调节输出信号。
17.需要说明的是，本案中条件逻辑分为两个层次，其中，一层为装置条件:取自组成调节回路的自动化仪表和控制装置，如热工信号测量变送器、被控对象调节执行机构和分散控制系统(distributed control system，dcs)过程控制输入一输出(i/o)卡件的工作状态；现场设备具备正常组起条件，可由操作人员通过dcs系统控制启动时，判断装置条件满足。
18.另一层为工艺条件:用诸如动力机械、管路阀门、泵或风机的运行状态以及产线运行参数表示。当部分动力机械，管路阀门发生异常，无法按照给定信号动作到位，需设备负责人员至现场进行调节，或当前工况非标准工况，需特殊处理时，则判断工艺条件不满足。
19.如果装置条件得到满足，与门d4的输入端4则为“1”；工艺条件若不满足，与门d4的输出为“0”，s2的接点b、a仍将闭合，调节器d2依旧维持同步跟踪。本案定义这种工作状态为自动伺服，调节回路自动工作方式下的伺服状态，m/a操作器显示为“stand-by”。自动伺服状态下，scs输出可持续运行，mcs输出值将随人工给定值进行变化，在具备工艺条件后可无扰动参与系统控制。
20.此外，本发明还提出了一种基于上述的矿粉立磨产线自起停控制系统而实施的控制方法。
21.优选地，在本发明所述的控制方法中，所述pid控制回路采用数字pid控制器。
22.与现有技术相比，本发明所述的一种矿粉立磨产线自起停控制方法及其系统具有如下的有益效果：
23.本发明根据这些需求，为实现矿粉生产过程中高级自动控制技术，具有高度的复杂性。在现有dcs的基础上加入主机设备顺序启动逻辑(scs)接口，模拟量自动控制系统(mcs)接口，以及部分pid控制回路，保证矿粉系统启动和停止过程中减少人员以及工作量，并使得粉磨系统在整个启动、停止过程中参数更精确，控制效果更优。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1为本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制方法在一种实施方式中的控制电路图；
26.图2示意性地显示了本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制方法在一种实施方式中的pid控制回路的数字pid控制器的算法逻辑。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
28.实施例1
29.在本实施例中，矿粉立磨产线自起停控制系统包括分散控制子系统、与分散控制子系统连接的顺序控制子系统、模拟量自动控制子系统以及pid控制回路；
30.其中，所述顺序控制子系统控制主机设备的启动和停止；
31.所述模拟量自动控制子系统根据逻辑运算结果控制分散控制子系统；
32.所述pid控制回路根据比例环节、积分环节和微分环节组合运算后得到相应的控制输入量实现自动调节被控设备开度、频率及喂料量。
33.其中，顺序控制子系统包括润滑系统、液压系统、成品系统、收尘系统、外循环系统、热风炉系统、主电机系统、喂料系统。所述pid控制回路控制在各子系统间穿插必要的模拟量pid调节，使磨机出口温度、选粉机转速、主排风机转速、磨内压差在顺序启停过程中得到有效调控，以通过所述pid控制回路控制一键启停功能。
34.所述模拟量自动控制子系统包括控制元件，所述控制元件用于在第一工作电路与第二工作电路之间进行切换。
35.所述模拟量自动控制子系统的控制元件包括双刀双掷切换开关以及恒流给定器。
36.实施例2
37.图1为本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制方法在一种实施方式中的控制电路图。
38.如图1所示，在本实施例中，矿粉立磨产线自起停控制方法包括了：
39.scs接口部署：scs是指顺序控制系统总称，广泛应用在机电一体化领域。本发明中scs接口主要控制主机设备的启动和停止，在整个系统中至关重要。该接口逻辑的主要作用是将一键启停的组启组停信号接至每个设备的功能块上，通过一键启停使能，实现手动启动与一键启停的切换。同时满足在一键启停状态下单机设备的启停。即在一键启停状态下允许单开；
40.mcs：mcs是指对工业系统过程控制里相关模拟量参数进行连续闭环控制，使被控模拟量参数值维持在设定范围或按预期目标变化的自动控制系统的总称，简称模拟量控制系统。本发明中一键启停系统模拟量自动控制接口，主要部署在工厂的dcs系统中；
41.pid控制回路：该pid控制回路所采用的控制原理为下料稳定控制软件依据的控制原理是pid控制，在实际工业过程的控制中，pid控制器由于参数少、结构简单、易于实施等因素占据了90％以上的应用。为了满足各类工业需求，pid控制的参数调节方法以及结构都出现了很多的改良，但是这些改良并未脱离pid控制的思想。随着计算机控制的发展以及成熟，数字pid控制器的应用更加广泛，相较模拟pid控制器，它可以更加方便地进行pid参数的调整以及控制策略的改变，其中，图2示意性地显示了本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制方法在一种实施方式中的数字pid控制器的算法逻辑。
42.如图2所示，pid控制回路有三个环节，分别为比例环节、积分环节和微分环节，k时刻设定值与实际输出值之间的误差e(k)经过这三个环节的组合运算后便得到相应的控制输入量u(k)，具体的形式如下：
[0043][0044]
其中，k
p
为pid控制器的比例系数，ti,td分别为pid控制器的积分、微分时间，ts为采样时间。
[0045]
对于pid控制器而言，其控制效果取决于k
p
,ti,td这三个参数的取值大小，三个参数对应的环节对被控系统有着不同的调节作用。
[0046]
结合图1和图2对本发明所述的矿粉立磨产线自起停控制系统的工作原理进行说明：
[0047]
工作包括自动和手动两种工作方式，以及手动工作方式下的人工手操(manual)、自动工作方式下的调节器自动伺服(standby)和自动调节(auto)三种工作状态。
[0048]
如图1所示m/a操作器由双刀双掷手动—自动切换开关s1和恒流给定器d3组成。
[0049]
当切s1在至手动(即调节输出为手动给定d3)：
[0050]
s1-1和s1-2的接点b、a同时接通，恒流给定器d3与调节回路的输出相连，手动调节d3提供调节输出信号i
mv
；数字信号给定器d7把与门d5的输入端3置“0”，进而使与门d4的输出为“0”，控制切换开关s2接点b、a闭合，调节器d2的输出it。自动同步跟踪阀位反馈信号if，并始终相等，反相器d6输出为“1”，m/a操作器显示“man”，即处于手动工作方式。
[0051]
投s1至自动：此时包括带有自举投自动逻辑的调节回路在自动工作方式下有两种状态，具体如下所述：
[0052]
a)自动伺服状态。s1-1和s1-2的接点b、c同时闭合，调节器d2的输出it即为调节回路的输出i
mv
，但it的输出特性是自动调节还是同步跟踪，要视条件逻辑运算结果，即按与门d4的输出状态而定。
[0053]
其中，条件逻辑分两个层次：
[0054]
一层为装置条件:取自组成调节回路的自动化仪表和控制装置，如热工信号测量变送器、被控对象调节执行机构和分散控制系统(distributed control system，dcs)过程控制输入一输出(i/o)卡件等的工作状态；现场设备具备正常组起条件，可由操作人员通过dcs系统控制启动时，判断装置条件满足。
[0055]
另一层为工艺条件:用诸如动力机械、管路阀门、泵或风机的运行状态以及产线运行参数等表示。当部分动力机械，管路阀门发生异常，无法按照给定信号动作到位，需设备负责人员至现场进行调节，或当前工况非标准工况，需特殊处理时，判断工艺条件不满足。
[0056]
如果装置条件得到满足，与门d4的输入端4则为“1”；工艺条件若不满足，与门d4的输出为“0”，s2的接点b、a仍将闭合，调节器d2依旧维持同步跟踪。我们定义这种工作状态为自动伺服，调节回路自动工作方式下的伺服状态，m/a操作器显示为“stand-by”。自动伺服状态下，scs输出可持续运行，mcs输出值将随人工给定值进行变化，在具备工艺条件后可无扰动参与系统控制。
[0057]
自动备用运行状态将控制回路处于预制值的控制状态，可自动实现产线投自动控制，实现无需人为干预切换状态运行。自动备用状态下m/a站处于自动状态，不同于手动状态，其设定值是由产线自启停控制系统根据产线工况的判断得到，其设定值可以是定值或由函数运算得到。
[0058]
b)自动调节状态。当与门d5的输出为“1”，工艺条件也同时满足时，与门d4的输出被逻辑举升为“1’，令s2的接点b、a断开，跟踪被切除，调节器d2开始处理来自偏差器d1的输入信号ix，经比例、积分运算形成自动调节输出信号，即从调节回路自动工作方式下的伺服状态转为自动调节状态，我们称这个逻辑过程为自举。m/a操作器显示“auto”。
[0059]
mcs接口逻辑可以进一步参考图1：接口逻辑分为四种模式：超驰保护状态、apc控制状态、mcs控制状态、手动控制状态。由此使得本案矿粉立磨产线自起停控制系统涵盖了工厂绝大多数使用场景。接口框架具备可拓展性，可应对不同的应用场景以及更加复杂的逻辑要求。
[0060]
将矿粉系统工艺启停标准顺序梳理为计算机语言,并进行程序编制。
[0061]
以下为工作场景的应用：
[0062]
一键启动设备顺序：
[0063]
步骤1：给水、空压系统现场确认启动：冷却水系统包括如下步骤：
[0064]
step1：冷却系统启动；step2：1#和2#净水循环泵程序启动(预选)。
[0065]
空压系统包括如下步骤：
[0066]
step1：空压系统启动；step2：1#冷干机启动、2#冷干机启动(预选)；step3：1#螺杆空压机启动、2#螺杆空压机启动(预选)。
[0067]
步骤2：密封风机单起，其包括如下步骤：
[0068]
step1：密封风机启动；
[0069]
步骤3：选粉机减速润滑系统，选粉机主轴润滑系统，磨机主电机减速润滑系统，磨辊轴承润滑系统以及液压系统。
[0070]
选粉机减速润滑系统包括如下步骤：
[0071]
step1：选粉减速润滑系统启动(空步)；step2：启动预选选粉机减速机润滑泵；step3：润滑泵顺利启动(空步)。
[0072]
选粉机主轴润滑系统包括如下步骤：
[0073]
step1：主轴润滑启动；step2：润滑泵顺序启动；step3：润滑泵顺利启动。
[0074]
磨机主电机减速润滑系统包括如下步骤：
[0075]
step1：低压泵顺启；step2：高压泵顺启；step3：润滑系统顺利启动
[0076]
磨辊轴承润滑系统包括如下步骤：
[0077]
step1：磨辊系统回油启动；step2：磨辊系统主泵启动；step3：磨辊系统顺利启动
[0078]
液压系统包括如下步骤：
[0079]
step1：液压系统启动；step2：磨辊上升；step3：磨辊顺利上升,保持在高位。
[0080]
步骤4：循环风阀给定包括如下步骤：
[0081]
step1：循环风阀切换至程序给定，给定60％。
[0082]
步骤5：余热管道阀门给定包括如下步骤：余热管道阀门切换至程序给定，给定55％
[0083]
步骤6：成品输送系统启动。其包括如下步骤：step1：离心通风机hb31启动；step2：收尘器hb30启动；step3：离心通风机hb27启动；step4：斗式提升机hb25启动；step5：离心通风机hb23启动；step6：离心通风机hb22启动
[0084]
步骤7：成品输送系统启动后，延时30s启动主收尘系统，其包括如下步骤：step1：延时30s；step2：卸灰阀a、b、c顺启；step3：螺旋输送机a、b、c启动；step4：主收尘系统启动；step5：主收尘系统顺利投运。
[0085]
步骤8：id风机阀门给定，其包括如下步骤：id风机阀门切换至程序给定，给定0％。
[0086]
步骤9：主排风机单起，其包括步骤：排风机启动。
[0087]
步骤10：主排风机启动后，延时30s，启动外循环系统，其包括如下步骤：step1：延时30s；step2：选粉机变频控制顺启；step3：链式输送喂料机顺启；step4：除铁器电机顺启；step5：气动二路电磁阀顺启；step6：粗料斗式提升机顺启；step7：链式输送机顺启；step8：锁风阀运行运行。
[0088]
步骤11：选粉机转速给定400rpm，其包括步骤：选粉机转速切换至程序给定，给定400rpm。
[0089]
步骤12：热风炉二次风门给定，其包括步骤：step1：热风炉二次风门切换至程序给定，给定10％；step2：判断热风炉二次风阀开度反馈小于20％。
[0090]
步骤13：热风炉系统启动，其包括步骤：step1：热风炉启动；step2：启动一二次风机、热风炉吹扫计时；step3：判断热风炉点火完毕信号。
[0091]
步骤14：煤气阀开度给定，，其包括步骤：step1：煤气阀开度切换至程序给定，给定15％；step2：判断煤气阀开度反馈。
[0092]
步骤15：id风机风阀给定，其包括步骤：step1：id风机风阀开度切换至程序给定，给定10％；step2：判断id风机风阀开度反馈。
[0093]
步骤16烘磨过程：当出磨温度变化不再上升时，且出磨温度小于90度以下时，判断等待一段时间(10分钟)，再提高煤气阀开度5％；出磨温度高于105度时，先将煤气阀门降低3％，判断是否降低到105度以下；当煤气阀开度达到最低(15％)，出磨温度达到105度以上时，降id风机阀门5％，等待一段时间(3分钟)判断温度是否降低，出磨温度在95以下时，id风机阀门开到10％；烘磨过程持续两个小时
[0094]
步骤16：在烘磨过程中，根据出磨温度，调整煤气阀以及id风机阀门开度，其包括步骤：
[0095]
step1：煤气阀开度切换至程序给定，作相应调节；step2：判断出磨温度；step3：id风机风阀开度切换至程序给定，作相应调节；step4：判断出磨温度；step5：烘温过程结束。
[0096]
步骤17：烘磨时长达到110分钟后，开启主电机系统，其包括步骤：step1：磨机冷却电机启动；step2：磨机主电机启动；step3：磨机喂料系统启动。
[0097]
步骤18：烘磨过程达到120分钟，开启喂料系统，喂料给定72t，其包括步骤：step1：
喂料量切换至程序给定，给定72t；step2：气动二路阀hb01a路顺序启动；step3：除铁器顺序启动；step4：304皮带顺序启动；step5：303皮带顺序启动；step6：喂料系统顺利启动；step7：液压系统辊子下降；step8：液压系统辊子顺利下降。
[0098]
步骤19：喂料系统启动后，调节煤气阀开度，id风机阀门开度，液压压力，选粉机转速，其包括步骤：step1：煤气阀开度切换至程序给定，给定50％；step1：id风机阀门开度切换至程序给定，给定50％；step2：液压压力切换至程序给定，pt4设定10.5，pt2设定9.5，pt3设定8.5；step3：选粉机转速切换至程序给定，给定500rpm；step2：初始投料完成。
[0099]
一键停止设备顺序
[0100]
步骤1：喂料系统停止，其包括步骤：step1：喂料系统停止；step2：303皮带顺序停止；step3：304皮带顺序停止；step4：除铁器顺序停止；step5：气动二路阀hb01a路顺序停止；step6：喂料系统顺利停止
[0101]
步骤2.1：喂料系统停止后，若喷水泵开启，关闭喷水泵，其包括步骤：step1：判断喷水泵是否开启；step2：关闭喷水泵。
[0102]
步骤2.2：喂料系统停后，延时600s，液压系统压力给定10，其包括步骤：step1：判断喂料系统停止；step2：延时600s；step3：液压系统压力切换至程序给定；step4：液压系统压力pt4给定10.6，pt2给定10，pt3给定9.4。
[0103]
步骤2.3：喂料系统停后，煤气阀开度给定15％，其包括步骤：step1：判断喂料系统停止；step2：煤气阀切换至程序给定，给定15％。
[0104]
步骤2.4：喂料系统停后，延时1分钟后停热风炉系统，其包括步骤：step1：判断喂料系统停止；step2：延时60s；step3：热风炉停止；step4：停止一二次风机。
[0105]
步骤2.5：喂料系统停后，hb08气动阀打到旁路，其包括步骤：step1：判断喂料系统停止；step2：判断hb08气动阀目前状态；step3：将hb08气动阀启动阀打到旁路。
[0106]
步骤2.6：喂料系统停止后，以30为步长，每隔1分钟逐步降低选粉机转速，至选粉机转速给定500，其包括步骤：step1：判断喂料系统停止；step2：选粉机转速切换至程序给定，每隔1分钟降低30选粉机转速；step3：判断选粉机当前转速反馈。
[0107]
步骤2.7：通过判断成品斗提电流，逐步降低id风机阀门开度，其包括步骤：通过成品斗提电流反馈，逐步减低id风机阀门开度；阀门降低10％，待斗提电流不再下降，等待5分钟。继续降低id风机阀门开度，当阀门开度降低至40％以下时，待斗提电流不再下降，等待3分钟，阀门开度降低5％；当id风机阀门降至10-20左右时，若斗提电流达到空载电流20a以下，或者斗提电流不再下降，判断斗提中料已走空。此时id风机阀门给定50％，
[0108]
包括步骤：step1：判断成品斗提电流；step2：判断等待时间，将id风机阀门切换至程序给定，作对应调节；step3：判断斗提电流是否空载；step4：将id风机阀门切换至程序给定，给定50％。
[0109]
步骤2.8：喂料秤停止后，延时15分钟，停主电机系统；主电机停后15分钟，停外循环系统，其包括步骤：step1：延时15分钟；step2：磨机系统顺序停止；step3：磨机主电机顺序停止；step4：冷却电机停止；step5：延时15分钟；step6：电动锁风阀顺停；step7：链式输送机顺停；step8：粗料斗提机顺停；step9：气动阀和电磁分离器顺停；step10：链板喂料机顺停；step11：选粉机变频控制电机顺停。
[0110]
步骤3：磨机出口温度降至60℃以下，且外循环系统停止后，停收尘系统，其包括步
骤：step1：判断磨机出口温度；step2：判断外循环系统是否停止；step3：主收尘系统停止；step4：主收尘器停止；step5：螺旋输送机a、b、c顺停；step6：卸灰阀a、b、c顺停。
[0111]
步骤4：成品系统及辅助系统不停机，其采用步骤：产出测试报告,功能报告,操作说明书等输出文档。
[0112]
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本技术文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
[0113]
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
[0114]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。