发泡建材蒸压釜控制系统设计

釜 门， 开 门 快
感器发生异 常 ，控制 器就会 清楚 告示故 障相 应部位 ， 并发 出声 光报警 。同时控制器能够根据其 内部信息对 系统进 行 调控 ，使 其 能够 自动 （ 或手 动 ）实 现蒸 压 釜加压 的 “ 压 、保 压 、降 压 ”３个 步骤 ，智 能 调 升
控。
操作人员 可以在 现场通过按键对蒸压 釜工作的釜 内超压值 、超 温值 、釜壁上下最大温差 、锁 门等待时
间 、解锁等待 时间 、壁温循环显示 时间等工作参数进
行设定 ，单 片机将这些设定值 与实际工作状态下采集
到的实 时数 据 进 行 比对 ，以实 现不 同工作 要 求 的控
制。 ’
安全。
继 电器控制加压模块
通过指示灯 的不 同状态 ，来显示控 制系统及蒸压
电磁锁反馈信号 温 度 、压 力 数据检测模块
ｒ
苴
பைடு நூலகம்
声光报警模块
片 机 温 度 、压 力 等
ＬＣＤ
釜 系统 的不 同工 作 状 态 ，利 用蜂 鸣 器 的声 音报 警 功 能 ，将异 常现象 告知 操作 员 。如 “ 门 未关 好 ” 报 釜 警 功能 ：当釜 内压 力超 过 ０ ０ ３ＭＰ ．０ ａ时 ， “ 压 力” 有 指示灯点亮 ，此 时 “ 釜门 Ａ关 ” 釜 门 Ｂ关 ” 釜 、“ 、“ 门 Ａ锁” 釜 门 Ｂ锁 ”４个信 号 中只要 有 １ 信 号 、“ 个 不满足条件 ，即发 出 “ 门未 锁 ” 报警 提示 ，并 同 釜 时 自动强 制关 闭供气 电磁 阀 ，启动 电笛呜叫。其他还 有超压报 警 、超 温报警 、温差大报警 、传感 器故障报 警 等功能 。 通过无 线通讯 模 块 ，操 作 人 员 可 以通 过 Ｐ Ｃ机 对 多台蒸 压釜 的工 作参 数 进 行远 程设 定 和 调整 ，单 片 机将蒸 压 釜 的 实 时信 息 发 送 给 Ｐ Ｃ机 。上位 机 监 控记 录多 台蒸压 釜 的工作 情 况 ，按其 使 用 的蒸 气 量 与 锅炉供 气量建立 产 供 能源 管 理 ，实 现 多机 的远 程
按 键 参 数 设定
各 项
无 线模 块 ’ 或串口
上位机能量 管理系统
图 ２ 系 统 框 图
蒸压釜数据检测模 块需要实时检测釜 内各检 测点
的压力值 、温度值 ，单片机可 以实时判定釜 内的工作 运行情况是 否正常 ，并根据检测值控制发 泡建材的加
工过程 。可在控制终端上显示各点 釜壁温度值 、釜 内 温度值和釜 内压力值 ，以及 各种运行状态 的指示 ，终 端控制面板布置 如图３所示 。
当装好蒸养制 品准备关 闭 釜 门加 气蒸 压养 护前 ， 此时控制器显示釜壁 温度 、釜 内温度与釜 内压力应 呈 现常温 、无压 力状 态下 的数值 。当操作人员将蒸 压釜
Ａ、Ｂ两侧釜 门关闭到位 并把 釜 门上 的排气 手柄 转 到
关 闭位置 ，釜 圈使釜 门关 闭限位开关合上 ，这 时监控
法 加压 ；只有当压力容器 内部压力完全释放到事前整 定 的安全值 以下 ，安全锁才被允许人为开锁 ，否则安 全锁呈强 制关 闭状 态 ，防止 有压 力 开 门伤人 事故 发 生 ；具有确保安全 的联锁联动 功能 ：只要 出现釜门没 关 到位 ，或者 电磁 锁未 上好 ，或 者有 压 力情 况 下压 力 、温度等检测超 限 ，或者传感器元 件失效 都会 自动 发 出声光 报警和相应的安全联锁动作 。 （）使用 单片 机作 为控 制 系统 的核 心 ，提 高 自 ２ 动化水平 ，降低原控制 系统成 本。单 片机控 制系统要 求 能够实现对蒸压釜 内各点温度 、压力 的监控 ，显示 蒸压釜 内部 的各项实时反馈信息 ，显示蒸压釜 的工作 状况 。具有丰富 的传感器 自诊 断功能 ，只要有一处传
２１ ０ ２年 １ 月 第４ ｏ卷 第 ２期
机床与液压
ＭＡＣ ＮＥ ＨＩ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
Ｊｎ ２ ２ ａ ． ０１
Ｖｏ． ０ Ｎｏ ２ １４ ．
ＤＯ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ ０ ． ２ Ｉ ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ ８ １２ １． ２０ ８
发泡建材是指加气混凝 土制品 ，在我国发展非常
迅速 ，前景 十分广 阔。加气 混凝 土是一种新型的墙体 建材 ，它的独特之处在于它是一种非常轻型的保温 隔 热的新型建 筑 墙材 。发泡 建 材 的制造 流 程也 较 为复 杂。其 主要的生产设备包括 ：原料与处理设备 、蒸压
釜 、锅炉及辅助设备等 。其 中蒸压釜是硅酸盐制 品进 行水化反应 ，获得物理力学性 能的设 ，也是关 系 安全生产及能源利用 的重要设备 。图 １ 所示为侧开 门 蒸压釜 ，具有 Ａ 、Ｂ两扇釜 门。
发 泡 建材 蒸 压 釜 控制 系统 设 计
吴 滢 （ 上海海事大学物流工程 学院，上海 ２０ ３ ） ０ １５
摘要 ：发泡建材蒸压釜属大 型压 力容器 ，主要介绍了符合蒸压釜相关 安全性 能规 定 的控 制器设计方 法 ，以及规模 蒸压
釜群 的能源管理 系统 的设计 方法 ，从 而可以实现设备与能源 的最优利用 。
第４ Ｏ卷
压釜在操作加工过程 中必须保持可靠密 闭 ，稍有 泄漏
扇釜 门被 电磁锁 自动 锁上 。控制 面板 上 对 应 “ 门 Ａ 锁 ”和 “ Ｂ门锁 ” 指示 灯 点亮 。此 时 ，可 以认定 釜
有可能造成极 为严 重 的事故 ，根据对蒸压 釜工作 情况 的分析 ，釜门安 全情 况 主 要集 中在 ３个 时段 ： （ ） １ 升压工作 开始 前 。确认 蒸 压釜 快 开 门安 全可 靠 闭合 后 ，才能进行加气 、加压的工作 ，否则将无法正 常地 进行加压操作 ； （ ）加压 过程 中。蒸压 釜必 须 始终 ２ 保持安全 闭合 ，如果 出现异常现象 ，单片机必须 立即 停止加压并 发 出 声光 报警 ，避 免危 险 的发 生 ； （ ） ３ 生产过程结束 准备 打开蒸压釜快开 门时。必须 同时满 足蒸汽 阀门已关闭 、釜 内余气压力确实 已经下 降到安 全值 以下 、排气 阀向空排放残余蒸汽 时间到这 ３个条 件 ，釜 门电磁锁才 能解锁 ，允许开 门。
０ 圆 ０ ０ ０ ０
门未锁 传感器 超压 超温 温差大
０
Ａ门关 Ｂ 门关ＡＮ锁 Ｂ 门锁 有压力 可解锁 可避
控 制 ，特 别适合 大规模 蒸 压釜 群 的计 算 机集 中能 源
管 理 与运 行 。
３ 能源 管理 系统 设计
能源 管理系统需要实现 的功 能 ：
制。
（ ）控制器 的安全性 能设计 必须完全符合 国家质 １ 检总局颁发 的 《 压力 容器 安全 技 术监察 规 程》 第 ４ ９
条 的规定 。只有 当快 开门达到可靠关闭位置 ，安全 锁锁 紧以后 ，加气电磁阀才被允许开启 ，否则容器无
收 稿 日期 ：２ １ ００—１ １ １— ９
，
关键词 ：蒸压釜 ；单片机 ；能源 管理 系统 中图分类 号 ：Ｔ ２ ３ ５ Ｐ ７ ＋． 文献标识 码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ —３８ （０ ２ ０ １ ８ １ ２ １ ）２—０３—２ ８
Ｔｈｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｆＡｕｔ ｃａ ｅ Ｃｏ ｒ ｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｌ ｖ ｎｔ ｏ ｌ ｇ Ｓ ｓｅ ｉ
Ｗ Ｕ ｎ Ｙｉ ｇ
（ ｏｉ ｉ Ｅ ｇｎｅｉｇＳ ｈｏ，Ｓ ａ ｇａ Ｍａ ｔ ｅＵ ｉ ｒｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｌ ｇｓｃ ｎ ｉｅｒ ｃ ｏｌ ｈｎ ｈ ｉ ｒ ｉ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎ ｈｉ ０ １５ ｈｎ ） ｔ ｎ ｉｍ ｅ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｔｃａ ｅ ｉ ｉ ｄ ｏ ｒ ｅｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ １ Ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆａ ｔｃ ａ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｓ ｄ ｉ ｈ ｒ ｄ ｃｉｎ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ｕ ｏ ｌｖ ｓａ ｋ ｎ ｆｌ ｇ ｒ ｓ ｕ ｅ ｖ ｓ ｅ． ｈ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｕ ｏ ｌ ｖ ｏ ｔ ｌ ，ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｆ ａ ｏｅ ｏ ａ ｒ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ， ｗ ｓ ｍａｎ ｙ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ，ａ ｅｌａ ｈ ｎ ｒ ｙ ｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｃ ｌ ｄ ａ ｔｃａ ｅ ｇ ｏ ｐ ｂ ｈ ｃ ｈ ｐ ｉ ｌ ｅ ａｅ ｏ ｃｅ ｅ ａ ｉ ｌ ｎｒ ｕ ｅ ｏ ｓ ｗ ｌ ｓｔ ｅ ｅ ｅｇ ｎ ｇ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ｆｒ ｓ ａ ｅ ｕ ｏ ｌｖ ｒ ｕ ｙ ｗ ｉ ｈ ｔ ｅ ｏ ｔ ｍａ ｕ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｃｌ ｉ ｓａ ｄ ｅ ｅ ｇ ｏ ｌ ｅ ｒ ａｉｅ ． ｔ ｉａｉ ｆ ａ ｉ ｔ ｎ ｎ ｒ ｙ ｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｚ ｄ ｌ ｏ ｆ ｉｅ ｌ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ａｕ ｏ ｌｖ ； Ｓ ｎ ｌ ｈｐ ｍｉ ｒｐ ｏ ｅ ｓ ｒ Ｅ ｅ ｇ ｎ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｙ ｒｓ ｔ ｃａ ｅ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓｏ ； ｎ ｒ ｍａ ａ ｍｅ ｔ ｓｅ ｙ ｇ ｓ
２ 硬 件 系统 设计
系统 框图如图 ２ 所示 ，其 中单 片机根据 阀门开关 情 况判断蒸压釜是否能够进入正常工作状态 。由于蒸
作者简介 ：吴滢 ， 硕士 ，讲师 ，研究方 向为机械电子 。Ｅ— ｉ：ｄ ｅ２ ＠１ ３ ｔｍ。 ｍａ ｌ ａ ４４ ６ ． ｏ ｌ
・
８ ４・
机床与液压
效 的重要途径 。可 以将某 台处在卸压降温 阶段 的热疏 水通过管 网排放 到正准备 升压 加热 的蒸 压釜 中使 用 ， 再将其二次冷凝 的冷疏 水通过管 网排放 到疏水 箱 ，回 送到锅炉 ，使热 能得到充分使用 。
蒸压 釜的容 量决定 了各 台蒸压釜耗 用蒸 汽量 的多 少 ，而锅 炉的额定产气量 已经 固定 ，这样在规模蒸压
筒 体
图 １ 蒸压釜
１ 系统设 计 要求 对发泡建材蒸压 釜控制 系统的要求包括 ：
（ ）通过无线模块实现与 Ｐ ３ ｃ上位机 的数据传输 通信 ，上位机对分散 的各个单 片机 系统进行 数据调控 和监视 ，构成 大规模蒸 压釜群和蒸汽锅炉及冷热疏水 管 网之间的计算机集 中能源管理和运行 ，从而实现蒸 压釜群的最优 化 生产 调度 和 能 源利用 效 率 的最佳 控
阀 门 开 关 情 况
门已经安全 可靠 地关 闭。只有 在 釜 门关 闭并 锁上 后 ， 供气 阀才 能响应 开启动作 ，而 电磁锁锁上后 ，就不能
重新 打开釜门 。
供气 阀门的开启 由单片机通过继 电器控制 。 养护结 束 ，关 闭供 气 电磁 阀 ，等 待 釜 内压 力 下 降 ，只要 “ 有压 力 ” 指示灯 还 点亮 ，说 明釜 内还 有 大 于 ００３Ｍ ａ ． ０ Ｐ 的余 压 ，此 时 电磁 锁 不 能实 现 解 锁 动作 ，只有 到 “ 压力 ” 指示 灯熄 灭 ，并且 排 气 阀 有 打 开放气 的 时 间到 了 ， “ 解 锁 ” 灯 点 亮 ，按 动 可 “ 锁 ”按 键 ，电磁 锁 才 能 进 行解 锁 动作 ，以保 障 解
图 ３ 面板 布 置 不 意 图
（ ）对蒸压釜 内各项 参数的实时监视 ； １ （ ）对加工设备进行 控制 ； ２ ． （ ）对蒸压 釜群的产供能源进行管 理。 ３ 如图 ４所示 ，每台蒸压釜在升压加热 、保 温保 压 和卸压 降温 ３ 生产 阶段都会产生非 常多的高温冷凝 个 疏水 。如 何有效地利用这些高 温冷凝 疏水 ，是节能增