一种篦冷机智能控制系统和方法
技术领域
本发明适用于新型干法水泥熟料生产线的篦冷机系统，具体地说是一种篦冷机智能控制系统和方法。
背景技术
篦冷机作为水泥厂熟料烧成系统中重要的主机设备，其主要功能是对水泥熟料进行冷却、输送，同时为回转窑及分解炉等提供热空气，是熟料烧成系统热回收的主要设备。其运行的稳定性直接关系到熟料的质量以及热回收效率，目前大部分水泥厂篦冷机的控制调节都是有操作员人工来完成，由于篦冷机相关参数比较多，相互关系比较复杂，紧靠人工来进行控制调节一是工作量大、效率低下，二是当相关参数发生变化后调节不够及时、运行稳定性差；随着近年来人工智能技术的不断发展，传统劳动密集型制造业开始不断向自动化、智能化工厂转型升级，为降低工人劳动强度、提高工作效率，同时提高篦冷机运行的稳定性，篦冷机操控的自动化、智能化需求应运而生。
发明内容
本发明旨在解决目前水泥熟料生产线篦冷机人工操控工作量大、劳动效率低下、被控参数发生波动时操控不及时、篦冷机运行稳定性差等问题，从而提供一种篦冷机智能控制系统和方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种篦冷机智能控制系统，包括上位机、数据采集器、PLC控制器、PLC仿真器、输出控制器、篦速控制器，所述PLC控制器连接数据采集器、上位机、PLC仿真器、输出控制器，所述数据采集器采集篦冷机运行的各相关工程量参数，并将各相关工程量参数传递给PLC控制器，所述PLC控制器将数据采集器采集的各工程量参数转换成可量化的实际数值，并显示于上位机，所述上位机可显示篦冷机运行的各相关被控参数，并能进行各控制参数的输入及篦冷机控制模式的转换，所述PLC仿真器和PLC控制器建立以太网通信连接，读取与篦冷机控制相关被控参数和控制参数，在PLC仿真器编制智能控制算法，并将智能算法运算结果传递给PLC控制器，所述输出控制器连接篦速控制器，并将PLC控制器发出控制参数传递给篦速控制器来调节篦冷机篦速，实现对篦冷机的控制。
一种篦冷机智能控制方法，包括以下步骤：
1）编制通信监测模块实时监测PLC控制器与PLC仿真器之间的通信状态，通信异常时在上位机进行报警；
2）上位机设定各被控制参数的目标值、高低限值和各控制参数调控的高低限值；
3）在PLC仿真器编制数据采集模块，自动采集篦冷机一室风压、二室风压、三室风压、一风室风机电流、一列油压、二列油压、三列油压、四列油压、拉链机电流、二次风温度、二次风压力、回转窑电流等与篦冷机控制相关参数；
4）在PLC仿真器编制数据预处理模块，将以上相关参数进行格式化预处理，减小数据波动造成的影响，使其能直接反应篦冷机运行状态；
5）在PLC仿真器编制数据存储及查询模块，用于对预处理后的数据进行存储及查询，方便后期大数据控制，每个模块设计一个数据输入接口、三个数据输出接口，数据输入接口用于数据存储输入，数据输出接口分别输出当前数据、三分钟之前数据及六分钟前数据；
6）在PLC仿真器编制智能控制模块，从数据存储及查询模块查询出各相关参数当前数据、三分钟前数据及六分钟前数据，控制模块通过三次采样数据的大小及时间间隔自动计算出参数的变化趋势及变化率；
7）根据各参数的变化趋势及变化率编制篦速调节智能算法，智能算法能综合各参数变化趋势及变化率判断篦冷机篦速是否需要调整及调整幅度，然后将结果输出来调整篦冷机篦速，稳定篦冷机的运行。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明提供一种篦冷机智能控制系统和方法，与现有技术相比，其有益效果通过下述三个新特点说明：
1、减少人力劳动：由于篦冷机属于连续运转形设备，需要操作员一天24小时不间断的监控调整，工作量较大，采用智能控制系统可以将人力劳动转化为机器劳动，大大减轻篦冷机操控人员的工作量；
2、运行更加稳定：由于控制系统可以连续不间断的监控各参数变化情况，自动综合各参数变化趋势判断出篦冷机的运行状态，并及时对篦速做出调整，使篦冷机运行更加稳定，熟料质量及热回收效率也更加稳定；
3、便于集中管理：控制系统可进行手/自动模式转换，转换到手动模式时可方便对设备设备进行检修维护，同时将各相关参数统一布局，更方便篦冷机操控人员监控查看，提升工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构图；
图2是本发明实施例的控制算法流程图；
图3是本发明实施例的篦冷机篦速与油压趋势图；
图4是本发明实施例的上位机操控界面图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明做进一步的详细说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
参见图1，本发明篦冷机智能控制系统实例由上位机、数据采集器、PLC控制器、PLC仿真器、输出控制器、篦速控制器构成。
所述PLC控制器连接数据采集器、上位机、PLC仿真器、输出控制器，输出控制器连接篦速控制器。
本实例中所述PLC控制器采用西门子S7-300PLC、PLC仿真器采用西门子S7-PLCSIM、上位机采用西门子WinCC设计 。
所述数据采集器采集篦冷机运行的各相关工程量参数，并将各相关工程量参数传递给PLC控制器，本实例中采集篦冷机一室风压、二室风压、三室风压、一风室风机电流、一列油压、二列油压、三列油压、四列油压、拉链机电流、二次风温度、二次风压力、回转窑电流等与篦冷机控制相关参数。
所述PLC控制器将数据采集器采集的各工程量参数转换成可量化的实际数值，并显示于上位机。
所述上位机可显示篦冷机运行的各相关被控参数，并能进行各控制参数的输入及篦冷机控制模式的转换，实例如图3所示。
所述PLC仿真器和PLC控制器建立以太网通信连接，读取与篦冷机控制相关被控参数和控制参数，在PLC仿真器编制智能控制算法，并将智能算法运算结果传递给PLC控制器。
所述输出控制器连接篦速控制器，并将PLC控制器发出控制参数传递给篦速控制器来调节篦冷机篦速，实现对篦冷机的控制。
参见图2，本发明篦冷机智能控制方法，实例实现步骤如下：
1、实例中PLC仿真器与PLC控制器之间通过Step7网络组态软件建立S7以太网通信连接；
2、在PLC控制器和PLC仿真器分别编制通信监测模块，实时监测PLC控制器与PLC仿真器之间的通信状态，并将通信状态显示于上位机，当通信异常时自动切换到手动控制模式；
3、在通信状态正常的情况下，PLC仿真器通过与PLC控制器之间的以太网通信连接每秒采集一次篦冷机的各相关控制参数与被控参数；
4、在PLC仿真器设计数据预处理模块，实例中对各列油压采用冒泡排序算法求出篦床每个往返周期内的最大值，然后再将三个往返周期内的最大值采用滑动平均滤波算法进行处理后输出，对其他参数采用滑动中值平均算法求出每分钟的平均值进行输出；
5、在PLC仿真器设计数据存储及查询模块，实例中该模块设计一个数据输入接口、三个数据输出接口，数据输入接口用于数据存储输入，存储周期为每秒保存一次，保存时长为十分钟；数据输出接口分别输出当前实时数据、三分钟之前数据及六分钟前数据；
6、智能控制模块从数据存储及查询模块查询出各相关参数当前数据、三分钟前数据及六分钟前数据，控制模块通过三次采样数据的大小及时间间隔自动计算出参数的变化趋势及变化率；
7、根据各参数的变化趋势及变化率编制控制器智能算法，智能算法能综合各参数变化趋势及变化率判断篦冷机篦速是否需要调整及调整幅度，然后将结果输出来调整篦冷机篦速，如图3所示；
8、在本实例中上位机采用西门子WinCC设计操控界面，实现对篦冷机操控模式的切换及各控制参数与被控参数的状态监控和历史趋势查询等功能，如图4所示。
本发明提供一种篦冷机智能控制系统和方法，具有以下优点：
1、减少人力劳动：由于篦冷机属于连续运转形设备，需要操作员一天24小时不间断的监控调整，工作量较大，采用智能控制系统可以将人力劳动转化为机器劳动，大大减轻篦冷机操控人员的工作量；
2、运行更加稳定：由于控制系统可以连续不间断的监控各参数变化情况，自动综合各参数变化趋势判断出篦冷机的运行状态，并及时对篦速做出调整，使篦冷机运行更加稳定，熟料质量及热回收效率也更加稳定；
3、便于集中管理：控制系统可进行手/自动模式转换，转换到手动模式时可方便对设备设备进行检修维护，同时将各相关参数统一布局，更方便篦冷机操控人员监控查看，提升工作效率。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
