一、设计背景
随着水泥行业趋于饱和，对水泥厂的要求已经不是能达到基本要求就可以了，而是通过控制优化，改进技术手段等方法，使水泥厂达到节能减排，以便最大化的利用资源。国内水泥行业尤其如此，水泥总产量早已居于世界第一位，但是整体来讲，还是存在着资源浪费，效率偏低的情况，与国外先进的水泥生产商及设计方还是存在很大的差距。改进生产方法一个很重要的方面就是改进DCS对全厂设备的控制。一个水泥厂不可缺少的一种设备就是收尘器，它从大的方面来讲包括两种：1.满足工艺要求而用到的工艺收尘器，简称大收尘器。2.清理废气，回收粉尘用的收尘器，简称小收尘器。而现在收尘器一般都为布袋式，静电除尘已经很少使用。收尘器一个共同的作用就是使工厂的废气经过净化，以使大气不被污染。而在实际使用中，很多水泥厂为了省电，在夜间生产的时候都把不影响生产的收尘器关掉，严重污染了环境。所以改进收尘器，使其更节能环保是一项很重要的工作。从业几年来发现国内布袋收尘器的一般做法就是配一个控制箱，里面包括了对振打电机，卸料电机以及风机等这些强电设备的控制电路，以及对提升阀，脉冲阀这些弱电设备的控制电路。控制箱里带一个控制器，通过内部逻辑控制实现对收尘器的现场控制，通过中继将一些信号输出给全厂的DCS系统，供其使用。这种做法有以下弊端：
1.一些现场的信号，比如压力等，只是在其控制箱中进行了一次转接，再到DCS，没有任何作用。一些具体信息无法提供给操作员，比如脉冲阀是否工作，工作时序是否正常，卸料电机是否工作正常，振打电机是否工作正常等。而往往收尘器指示给出一个综合报警信号到DCS，操作人员并不知道到底是什么报警和什么故障，只能让岗位工现场排除，增加了处理问题的时间，有时候甚至需要将设备停下来，影响生产。
2. 程序固化到CPU中，不方便修改；厂家的控制程序一般是固定的，不能根据现场具体情况而改变，或者改变程序需要相应的软件。升级和扩展困难；系统自带控制柜，虽然要求预留适当的备用点，但一般厂家为了压缩成本，不会为将来系统的升级或扩展考虑太多的余量
基于这两年来与意大利水泥集团合作过的两个项目，我们提出了采用“DCS取代收尘器自带控制系统”的项目。意大利水泥集团作为拥有150年历史并享有国际盛誉的国际水泥集团，是世界第5大水泥生产商。他们要求收尘器需要由DCS来控制，且控制要求很高，这样减少维护成本，更加节能。如果我们的设计成果能应用到国内的水泥厂，将使其运行成本减少，达到节能减排的功效。在国内环境日益恶化的大环境下，能够为优化我们的生存环境起到一定的作用。
二、设计方案
对一个5000tpd的水泥厂来说，一条完整生产线的收尘器的数量在100台以上，且由于布袋收尘技术迅速发展，和国家对环境保护工作重视程度的提高，使得以往窑尾和窑头收尘以前多习
惯采用静电除尘器的也逐步改用布袋收尘器。所以袋收尘器的使用越来越广泛，规格也越来越大。但是袋收尘在使用过程中因操作不当或清灰方式不合理等原因容易造成糊袋，或者烧袋等后果，从而影响收尘的效果。清灰不及时是其主要原因之一，造成清灰不及时的原因有多种，包括振打电机不工作，脉冲阀不工作，卸灰电机不工作等多种原因。
国内收尘的控制常由风机、清灰、卸灰、振打、报警等几部分组成。目前国内所用的袋收尘控制系统一般都是由厂家根据设备组成配置，由一个电控柜和若干机旁箱构成，并通过点对点硬线连接的方式与全厂的DCS系统通讯（见下图）。 1.2 国内一般的收尘器控制方案：
除尘控制系统的最关键的环节就是清灰系统，清灰系统运行是否可靠和合理，将直接影响到除尘效果。目前国内清灰系统控制主要采用定时控制工作方式，设定一个固定的时间，喷吹按照此时间循环工作。DCS可以控制其起停，但是无法根据生产的实际情况及时调整气室提升阀和脉冲阀的喷吹间隔时间及喷吹时间。要修改喷吹时间须用专门的编程设备连接其自带控制器，进入程序进行修改，技术先进一些的厂家可以在柜子上去修改，但现场修改的话，既麻烦，费人费力，可能还需要频繁的改动，效果不好，很难做到及时与高效。
袋收尘脉冲阀的喷吹间隔时间过长容易造成糊袋现象、过短又影响滤袋的寿命。同时厂家自带袋收尘电控柜柜内电气元件和PLC系统的元件与全厂的电气及控制系统型号规格方面存在差异，给运行后备品备件的准备造成麻烦和浪费，并影响了配电室的布置及美观。
把收尘器的风机、振打电机、卸灰电机、喷吹等电气控制归入全厂的DCS，使中控人员能
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够根据生产系统的工况来实时地调整清灰和卸灰时间无疑是一个很好的办法。DCS在水泥厂已经得到广泛应用，用其代替这些设备自带的小控制系统可以很轻松的完成，且将是一个发展趋势。。
根据业主的要求，我们对煤磨车间袋收尘的控制系统进行了优化设计：舍弃订购厂家的袋收尘电控柜，而是将袋收尘风机、振打电机、卸灰电机、加热器、料位计、差压仪表等电气控制放到的全厂的DCS控制系统里，现场只设计了一台端子端子箱和若干机旁控制箱（控制风机、振打电机、卸灰电机、加热器），从DCS过来的线先接进端子箱，再将端子箱分出来的线接到控制提升阀和脉冲阀的每一个电磁阀上（见下图）。此方案充分发挥了DCS在控制方面的优越性，通过DCS的软件编程，在中控可以根据现场实际情况选择定时自动喷吹或操作员手动单个喷吹，也可以选择采用差压控制方式喷吹；且在收尘器的灰斗里设置料位计和加热器，防止堵料和凝结水汽，从而有效的减少了糊袋的几率，同时也节约了运行成本。在每个收尘室内设置破袋检测仪，可以快速的定位出现故障的位置，减少维修的时间，可以是运行更加可靠。 1.3 优化设计后的收尘器控制方案：
另外，由于煤磨的工艺收尘器气室比较多，造成脉冲和提升阀比较多，如果每个阀门都配上
一个DO点的话，会造成系统的硬件成本提高，造成资源的浪费，且故障率也会相对提高，对以后的生产维护工作造成很大的麻烦。我们这个项目大收尘器共8个室，每个室有8个脉冲阀，且每个室有一个提升阀，一般的设计方法共需要72(64+8)个DO点，如果一个DO模块有16个DO点的话，共需要5个DO模块，PLC系统配置及电气控制图见下图：
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工艺收尘器控制系统V1.0 设计说明 - 软件著作
