300PLC、WINCCV6为结构的DCS系统在煤矿压风机车间的应用。

　　它是目前国际自动控制行业主流系统，它广泛应用在化工厂、电厂、变电所、炼油厂、煤矿等自动控制系统中，实现数据的集中采集、集中控制和自动控制等功能。现在，各大电气公司纷纷推出自己的DCS产品，西门子公司的S7-300PLC和WINCCv6构成的DCS系统，是比较有名气自动控制系统，此系统在我们淮南矿业集团已有多套应用在煤矿压风机车间。此系统应用在压风车间后，改变了以往压风车间分散仪表控制，简化了控制线路，提高了压风车间的稳定性，而且使得压风车间控制的灵活性增加，使得压风车间有更加完善的控制。下面以我个人的实践经验来介绍一下煤矿压风机车间的DCS系统。

　　一般DCS系统分为二大部分：上位机部分和下位机部分，西门子公司的DCS系统的上位机部分为WINCCV6，下位机部分为S7-300PLC.上位机含有HMI/SCADA软件系统WINCCV6，它是一种组态软件，它的英文名称为WindowsControlCenter（视窗控制中心），它不仅具有监控和数据采集（SCADA）功能，而且具有组态、开发和开放功能。下位机分为CPU部分和模块部分，S7-300PLC的CPU模块含有电源，它*大的优点是含有I/O模块，另外它还带有三种模块，分别为模拟量输入模块（AI模块）、开关量输入模块（DI模块）、开关量输出模块（DO模块），这三种模块通过底部总线与CPU模块进行通讯，把采集来的压风机的模拟量信号、开关量信号送入CPU，一般一个CPU带8个模块，每个模块的每个通道，CPU都通过专用的软件分配有地址，这些地址为CPU内寄存器地址，例如DI模块分配地址为I12.0——I12.7，DO模块分配地址为O124.0*O124.7. DCS系统上位机系统的主要功能为数据采集、数据历史记录、报警记录、报表系统，下位机系统主要为PLC的软件编程。

　　（一）上位机软件控制原理数据采集（SCADA）功能是WinccV6*基本的功能，它把压风车间所有设备的运行数据采集上来，供给压风司机监控。以压风机的温度显示为例，说明DCS系统采集数据的过程，压风机温度测量是采用Ptl00热电阻，此热电阻采集来的温度信号通过三芯屏蔽传输到PLC的AI模块的一个通道，AI模块把此温度信号转换成数字量，然后通过底板总线传到CPU模块，CPU接到此信号后，把此信号存入到一个相应的寄存器中，然后通过Profibus协议与上位机进行通讯，上位机中的WinccV6采集到这一地址寄存器中的数据后，通过一定的转换在上位机的界面中显示出来，使压风司机看到这一温度值。数据采集过程图解如下：压力、流量、电压、电流、电机开停状态数据都是通过此过程把数据采集上来的。

　　数据历史记录是把设备运行数据记录下来，以供以后查询用，当设备出现故障时，可以记录设备当时的运行数据，以方便对设备的故障分析。报警记录是指设备运行数据出现报警值时，把报警值记录下来，以方便对系统的故障分析，另外还可以提醒运行人员及时排除故障，以防事故的扩大。报表功能是可以按时打印运行数据，不需人工抄运行数据，这大大提高了运行效率。

　　下位机的PLC的编程，为压风机集控和自动控制的核心。现以压风机的二级排气压力自动调节为例，说明压风机的自动调节过程。智能压力变送器把压风机二级排气压力信号转换成4*20mA电流信号，然后通过屏蔽电缆把此信号传输的AI模块，AI模块把此信号传输到CPU模块，CPU接到此信号后，把此信号通过PLC的梯形图，与相应的卸荷值和增荷值进行比较，当测量值大于卸荷值时，PLC会输出一个量，通过DO模块来控制相应的卸荷电磁阀动作，使压风机卸荷，从而二级排气压力下降；当测量值小于增荷值时，PLC会输出一个量，通过DO模块来控制相应增荷电磁阀动作，使压风机增荷，从而二级排气压力上升。这一系列的过程都不需人干预，完全是自动化。调节过程示意图如下：压力变送器AI模块CPU模块荷电厉调节助集中控制是指我们可以在上位机集中控制高低压开关柜合分，水泵的起停以及压风机的起停。水泵自动控制一般为水泵的联锁控制，打入联锁的情况下，当一台水泵故障停止后，另外一台水泵会自动起来，保证压风机不会因为水泵的停止而跳机。

　　DCS系统通过PLC的I/O模块来采集数（下转第37页）当第4缸位于压缩行程上止点时，可依此类推得出各缸的工作情况从而进行调整。

　　再以点火次序为1-5-3-6-2-4的六缸发动机进行分析。

　　当第1（第6）缸位于上止点时，第5（第2）缸、第3（第4）缸的活塞则位于靠近下止点附近的区域。

　　按1-5-3-6-2-4的顺序进行分析：当第1缸位于压缩上止点时，进、排气门均关闭。第5缸则处于压缩过程中，活塞上行处于加速过程中，由于存在气门滞后角ft所以不能确定进气门是否完全关闭，而排气门在前一个行程中就已经关闭了。第3缸此时处于进气行程中活塞的减速段，由于排气门在活塞的加速段内就已经关闭，可确定此缸排气门打开。第6缸此时处于排气上止点，因为存在气门重叠角a5，所以进、排气门均开。第2缸则为排气行程中，活塞处于加速段，因为进气门是关闭的，而排气门则因处于排气行程中处于打开状态。第4缸此时正处于作功行程，活塞位于减速段，此时因有排气提前角Y所以排气门是否关闭不能确定，而进气门可以确定是关闭的。此时可归纳为：1缸“进、排均关”一5缸“排关，进不定”一3缸“排关，进开”一6缸“进、排均开”一2缸“进关，排开”一4缸“进关，排不定”。同样，当曲轴旋转一周使第6缸位于压缩上止点时，用上述相同的方法对各缸工作情况进行具体分析后，就可对其余气门间隙进行调整了。

　　通过以上分析可知此法易于理解，对于理论分析很有必要。但分析过于复杂化，尤其对多缸发动机或是V型发动机更显得复杂，因此在实践中的具体应用不多。

　　2.近似示功图分析法。四行程发动机气缸内的压力P随气缸容积V变化而变化的关系曲线，称作发动机示功图。我们可以通过近似的示功图来对两次调整法进行分析。在示功图中近似省略去气门提前开启和滞后关闭角的区域，确定某一点为叠开点（进、排气门均打开），其中一段为进气压缩线，某点为等高点（进、排气门均完全关闭，气门高度相等）。某一段为做功排气线后，可得出如下结论：处在等高点上气缸的进、排气门均可认为关闭，故进、排气门均可调整。

　　处在做功排气线上气缸的进气门可认为关闭，故进气门可调整。

　　处在叠开点上气缸的进、排气门均可认为打开，故进、排气门均不可调整。

　　处在进气压缩线上气缸的排气门可认为关闭，故排气门可调整。

　　但要注意的是，所要调整气门间隙的发动机各缸的做功间隔不得小于90°，否则就不能忽略气门的早开迟闭角了。

　　3*双（全）排不进“法。”双（全）排不进“法是根据发动机气缸的工作状况，把气门的调整分成四种情况。即”双（全）“表示某缸进、排气门均可调整”排“表示某缸只可调整排气门”不“表示某缸进、排气门均不可调整”进“表示某缸只可调整进气门。此种方法与近似示功图法较为相似，也是只能在各缸作功间隔不小于90*的发动机上才能进行调整。例如：四缸机：如发动机气缸的工作次序为1-3-4-2，当第1缸活塞处于压缩行程上止点位置时为：双排不进理解为：第1缸进、排气门均可调整；第3缸可调整排气门；第4缸进、排气门都不可调整；第2缸可调整进气门。

　　调整完**步后，旋转活塞，使第4缸处于压缩行程上止点位置时为：双排不进理解为与上述相同，如此两次便可将全部气门调整完毕。

　　六缸机：如东风EQ1090型发动机，点火顺序为1-5-调整方法为：当第1缸处于压缩行程上止点位置时为：当第6缸处于压缩行程上止点位置时为：由此可见，在各种调整气门间隙的方法中，“双（全>排不进”的调整方法*为简单、简捷，适用调整发动机机型也较多，使人容易接受、记忆和理解。在实践操作中，工作效率也较高。

　　（上接第35页）据，另外通过总路线技术，还可以与压风车间的数显仪表进行通讯，监控这些数显仪表。我们压风车间水泵电机综保采用的是MPC数字式电机综合保护器，具有MODBUS通讯协议，通过这一协议，上位机Wincc可以读取电机各相电流、报警类型、故障类型等。我们压风车间高压开关柜上的DMR301数字式多功能继电器，可以通过MODBUS协议与上位机进行通讯，上位机通过此继电器可以获得开关柜电压、电流、电度、报警类型、故障类型等信息。压风车间的励磁柜、直流屏、以及变压器上数显温度表也具有通讯功能，通过MODBUS协议，与上位机Wincc进行通讯，Wincc可以把励磁柜、直流屏以及变压器上数据采集上来，提供给压风机司机看，从而达到监控这些设备的目的。总之，利用总线技术，DCS系统可以形成一个大网络，通过这个大网络，上位机中的Wincc可以监控整个压风车间所有设备，获得这些设备的信息，从而保证压风车间设备的正常运转。另外，压风车间的系统还可以向外拓展，与全矿的管理信息网联在一块，从全矿的每台计算机上都可以监控到压风车间的运行情况，我们也可以在我们矿调度室进行集中控制压风机的起动和停止，实现压风车间的无人化车间。我们还可以把此系统拓展到整个Internet网，从全世界各个角落都可以看到我们矿压风车间的运行情况。（网络示意图如下）件开关柜高压贱柜臁柜直雕变压器'1上位机Internet网全矿管理信息网压风车间的网络示意图压风车间采用DCS系统后，提高了压风车间的自动化程度，基本上可以达到无人化车间，极大的提高了压风车间的运行效率，为煤矿创造了巨大的经济效益。