干燥室控制技术方案

少空气快速干燥技术的基本工作原理

陶瓷坯体中含有的水分有3种，化学结合水，吸附水，游离水(自由水)。坯体的干燥排出的是吸附水和游离水，一般称为物理水，坯体干燥主要是围绕物理水的排出来进行的。在坯体的干燥过程中，随着供热过程的进行，坯体受热、排水，直至水分达到干燥要求，一般经过四个阶段：预热、等速干燥、降速干燥、平衡状态。
陶瓷坯体干燥的合格率，干燥效率及能耗均取决于预热阶段。坯体表面受热较快，表面温度大于内部温度，外扩散速度高，内扩散速度低，此时坯体内外排水速度差距较大，坯体收缩不均，极易造成坯体的开裂，所以常规干燥时，预热阶段一般较长。坯体干燥过程影响最大的阶段是预热阶段，由于预热过程占用干燥的时间占整个干燥时间的一半以上，所以如何缩短预热阶段的时间是提高干燥效率的关键所在。
少空气干燥技术即通过采用低温高湿的方法，使得湿坯体在低温段由于坯体表面蒸气压的不断增大，阻碍外扩散的进行，吸收的热量用于提升坯体内部的温度，提高内扩散的速度，使得预热阶段缩短，等速干燥阶段提早进行。等速干燥阶段借助强制排水的方法，进一步提高干燥的效率，最终达到快速干燥的目的。

1．干燥室概况：    200M3
产品干燥温度：     90℃（最高）
最大升温速率：     ℃/h 最大冷却速率：    ℃/h
干燥室数量：       6 个，由一套控制系统实施自动控制。

2．控制模式：
按照装入控制系统的干燥工艺制度，循环风机开启，转速按风速设定曲线运行，开启掺新鲜空气阀门和排空阀门，调节燃烧机的功率来控制循环风温度及室温，排出制品中的水分及有机挥发成份。

3．控制算法：
循环风/室温温度控温：
自适应模糊控制/规则约束控制
排污/潮风机/循环风速度：
含安全及设备联锁保护的程序控制（干燥工艺制度配方控制）

4．设备配置：
主控设备：西门子SIMATIC控制器
本控制系统方案的硬/软件平台采用了(德)西门子公司倡导的”全集成自动化”方式，控制软件编制采用了我公司集20余年工业炉控制工程丰富经验研发的先进过程控制技术软件平台内核。详情可参阅控制方案附件中的有关章节。

5．系统可靠性：MTBF(平均无故障时间)：主控系统大于6万小时。

6．执行技术标准:

A．SIMATIC S7控制系统已通过UL，DIN，CSA国际标准认证。
B．系统内的数字信号互联符合ISO7498标准。
C．系统内的模拟信号互联符合GBⅢ型自动化仪表标准。
D．系统应用软件编制符合GB工业控制用软件评定准则。
F．电磁兼容性符合JB/T6811-93工业炉窑微机控制装置通用技术条件

控制系统的选型
主控设备的选型

我们的控制系统采用了德国SIEMENS公司的全集成自动化方式的控制系统 SIMATIC S7。
全集成自动化方式的特点是用一个自动化平台完成原来由多种控制仪表及可编程序控制器搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间的界限。

同时，全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：
A.统一的数据管理
B.统一的通信
C.统一的组态和编程软件
D．多重保障下的安全联锁操作（Simatic Safety集成组件及标准）
SIMATIC S7控制系统作为主控设备，它具有优越的控制/管理一体化性能，高可靠性和人/机接口的良好操作性能，现已广泛应用于热工控制（锅炉、干燥室、电站），化工流程控制，生产线控制，以及一些可靠性要求极高的场合。目前，SIMATIC S7控制系统已成为国际上工业过程控制系统的主流装备。

外部控制设备的选型和使用方法

A．选用高性能的进口燃烧机，提高空气/燃气流量的控制精度,保证了窑内燃烧气氛的及温度的稳定性。
B．采用MODBUS工业现场总线温度变送器，将炉温用数字量形式直接导入控制系统，消除了转换误差，提高了温控精度。

采用了以先进过程控制技术为基础的控制软件

先进过程控制（Advanced  Process  Control）技术，也称先进控制技术，简称“APC”，是对那些不同于常规PID控制并具有比PID控制更好的控制效果的控制策略的统称。APC的任务是用来处理那些采用常规控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制问题，可为应用的企业带来显著的经济效益。
我们在控制系统软件中采用下面两项先进过程控制技术

自适应模糊控制

    近年来，随着装载着模糊控制的控制器大量进入传统的工业控制领域，模糊控制方式已被人们认同。但是，初级的模糊控制器的控制规则主要来源于现有操作者的控制经验和知识，控制器的控制规则表在调试后一直保持不变。其后果是控制器对控制对象的适应能力有限，稳态精度较低。为此需要就产生了自适应模糊控制方式。
直接自适应模糊控制可直接根据对控制系统控制性能的观测来在线进行模糊控制规则、比例因子和隶属函数这三大模糊控制器组成部分的全体或其中一项进行调整，以取得良好的控制效果。具体在干燥室控制上，在升温、烟气处理及保温段的控制点温度波动控制上大大高于目前国内同类干燥室的控制水平.

容错控制

   在当代工业生产中，对于大型设备的连续过程实施自动控制已非常普遍，这使得控制系统的自身故障对于控制对象的影响问题日益突出。导致国内许多按全自动设计的控制系统由于受控制系统本体或外设故障的困扰又退回到手工操作状态。

   为了应对上述的问题，我公司的干燥室控制系统在选用了高可靠性主控系统SIMATIC S7的同时，预置了容错控制功能。即当系统中的现场设备（传感器、执行器、信号电缆、转接端子等）出现故障后，自动将已发生的故障同系统中仍正常工作的部分隔离开，并由相应的容错控制程序进行处理,同时提示操作人员。这样做可避免停炉处理故障，保障制品烧成过程的连续性。

控制系统常用功能介绍

   干燥室上所有的温度、湿度控制点/检测点均配置有数字显示，可做到自动/操作站操作面板手动/控制柜盘面手动操作器手动等3级操作的无扰动切换，操作人员可以选择从操作站显示屏或控制柜面板上浏览干燥室工作数据
系统配有大屏幕显示器、鼠标、操作键盘，操作人员可凭相应级别的密码进入人——机对话界面，对干燥室进行不同级别的操作，如工艺烧成曲线的修改、运行状态的改变的再组态等等。人——机对话界面的设计符合人机工程学的原则，简洁实用，并对于错误操作有不同形式的警示，以致到拒绝执行。 干燥室控制系统严格按照操作规范互锁所有机电设备的启、停操作，包括在单机启/停时如不符合安全规程，也会提供保护。

生产质量管理数据库

   操作站计算机具备了一个较完善的生产质量管理数据库，它可长期显示记录每个批次干燥周期中热工参数的变化情况，如它所经过的温度曲线、湿度曲线，及相应时段的机电设备的运行情况。可保存12个月，而且可随时作出备份以供长期保存。这个数据库的实现可促进全面质量管理体系的完善。

报警及事故处理功能：

   该系统可处理的监测报警点可达512个，用户可任意设定监控值的报警限，有超限时，计算机将使用声光提示报警，并调出事故处理画面，同时记录下事故处理的进程。

报表输出功能：

该系统可根据用户的要求格式打印出生产报表。

联网功能

该系统已备有通讯接口和联网软件，可方便地与工厂管理部门的计算机联网，发挥控制管理一体化的优势，促进工厂的现代化管理。

控制系统框图

控制系统施工设计技术规范及标准

A．燃气燃烧器安全技术规定（TSGZB001-2008）（控制设计）
B．燃气室内工程施工及验收规范（CJJ94-2003）（施工规范）
C．自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）
D．工业控制用软件评定准则（GB / T13423-92）
E．工业炉窑微机控制装置通用技术条件（JB/T6811-93）
F．SIMATIC S7控制系统已通过UL，DIN，CSA国际标准认证。
G．系统内的数字信号互联符合ISO7498标准。
H．系统内的模拟信号互联符合GBⅢ型自动化仪表标准。

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