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一：前言

在自動化工程項目中，系統(tǒng)設(shè)計方案是整個工程的靈魂。因此行之有效的方案，無論是在提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率的保證，同時也是有效降低工程投資和運行成本的關(guān)鍵。

二：問題的提出

隨著工程市場的開放，信息的渠道的廣泛，工程競爭也越來越嚴重。招標單位希望節(jié)省更多的工程投資，同樣投標單位希望獲得工程合同以及相應(yīng)的效益，這種投資方和承建方之間的矛盾越來越突出。同時隨著更多投標競爭單位的不斷的加入，市場競爭越演越激烈，最終出現(xiàn)了高運作費用下的低價中標現(xiàn)象。再次現(xiàn)象中，中標單位為了維持應(yīng)有的利潤，不斷的降低系統(tǒng)的配置，造成產(chǎn)品質(zhì)量低下為后期的系統(tǒng)運行帶來了種種隱患。最后投標單位雖然投資額降低了，可是并沒有實現(xiàn)物美價廉；同樣，中標方也因為質(zhì)量問題造成回款難度大，信譽降低的困境。為了很好地解決以行的矛盾，實現(xiàn)加以雙方的互惠合作，公司在多年的工程設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了“以工程綜合成本為中心的控制系統(tǒng)”設(shè)計方案，有效的保證了雙方的互惠合作。

三：設(shè)計方案說明

在傳統(tǒng)的工程設(shè)計中，中標方一方面因為技術(shù)原因，另一方面因為認識的局限性和具體工作布置中缺乏統(tǒng)一的管理，造成我承接什么思考什么的局面。因而很難從相關(guān)專業(yè)的整體上進行方案的設(shè)計，造成了工程籌建投資和后期生產(chǎn)的綜合成本增加。

“以工程綜合成本為中心的控制系統(tǒng)”設(shè)計方案就是立足于承接項目，綜合審視工程全貌，以降低綜合成本為中心展開設(shè)計工作。在這種方案下，設(shè)計是充分考慮了選型、方案、制作、施工、后期使用等問題，以設(shè)計為中心，從多方面調(diào)整、協(xié)調(diào)從而達到降低綜合成本的目的。

四：實現(xiàn)

“以工程綜合成本為中心的控制系統(tǒng)”是通過在設(shè)計中充分考慮以下問題的基礎(chǔ)上實現(xiàn)雙方互惠的：

Ø 合理的進行項目的配置選型

Ø 根據(jù)工程中受控設(shè)備的生產(chǎn)工作的特點，設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)

Ø 采用更先進的控制方案

Ø 以設(shè)計來規(guī)范制作

1：合理的進行項目的配置選型

在工程現(xiàn)場，用戶往往希望通過提高系統(tǒng)的器件配置，來獲得好的生產(chǎn)保證。可是對于不同的工程現(xiàn)場及應(yīng)用，盲目的提高器件配置，不一定能夠得到良好的生產(chǎn)保障，卻肯定地增加了工程的投資。

一個系統(tǒng)的穩(wěn)定不僅僅取決于期間的檔次和質(zhì)量，更取決有系統(tǒng)的設(shè)計方案、使用維護、安裝情況、調(diào)試質(zhì)量等諸多的因素。

同時因為用戶自身因素，往往使得高配置并沒有起到高效能，甚至高配置下的高性能閑置不用，造成了選型浪費。

另外高配置往往也是是器件經(jīng)銷商通過設(shè)計院所的業(yè)務(wù)選型，直接增加了投資。

因此在工程器件設(shè)計選型中，我公司主張適合工程應(yīng)用為選用原則，并同時考慮器件選型的統(tǒng)一和技術(shù)的普遍性，而不盲目的追求高檔次高配置。

（1） 適合工程應(yīng)用：

從高爐自動化涉及的電動設(shè)備來說，主要以電磁拖動為主的電機。如閥門電機、振動篩電機、皮帶電機。閥門電機因生產(chǎn)工藝原因，并不經(jīng)常動作，往往一次動作后很長時間保持斷電狀態(tài)；振篩電機雖然為頻繁起動電機，可是他們的間歇周期長（幾分鐘甚至更多），動作時間短（一分鐘左右）；皮帶電機為常動電機，不存在頻繁啟動。同時他們又一個共同點就是容量小，啟動電流小，電磁沖擊小。因此這些電動設(shè)備對他們的電磁拖動器件的性能要求不高，按低壓電器國家認證的標準，采用國產(chǎn)中檔產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)市最經(jīng)濟也是可靠的方案。

以上電機占了高爐自動化生產(chǎn)的主要部分。在系統(tǒng)中也存在著個別特種電機，如料車電機（變頻）、探尺電機（直流）、布料器電機（變頻）、料流閥和傾角電機（伺服電機）。對于這些電機需要采用特殊的拖動原件?？紤]到新型控制器件國內(nèi)技術(shù)尚不夠完備、相同容量下進口和國產(chǎn)價格相當?shù)囊蛩?，采用進口優(yōu)質(zhì)拖動器件，但電源仍采用國產(chǎn)器件。

（2）應(yīng)用技術(shù)成熟

這主要正對高技術(shù)含量的器件選型，比如PLC、變頻器、直流調(diào)速、伺服控制器。在冶金行業(yè)，PLC以西門子產(chǎn)品為主，占據(jù)著市場80%的份額，同樣變頻器主要以施耐得、直流調(diào)速以西門子、伺服以日本山洋為主?？紤]到器件應(yīng)用廣泛、應(yīng)用技術(shù)成熟，技術(shù)人員群體穩(wěn)定，優(yōu)先選用以上器件。

2：根據(jù)工程中受控設(shè)備的生產(chǎn)工作的特點，設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)自動化控制的普及，工程現(xiàn)場控制主要體現(xiàn)在PLC的自動生產(chǎn)控制和現(xiàn)場手動調(diào)試、檢修維修為主的方式。現(xiàn)場設(shè)備的生產(chǎn)效率主要通過自動控制系統(tǒng)的高效控制和快捷的設(shè)備維修檢修來保證。因此在控制系統(tǒng)設(shè)計中，充分考慮這一特點，從在自動控制程序和電氣設(shè)計兩方面著手，設(shè)計相適應(yīng)的控制系統(tǒng)，在保證功能的基礎(chǔ)上降低綜合成本。

（1）：自動化程序設(shè)計

在程序設(shè)計中，除了完成主要的生產(chǎn)控制功能，更主要的體現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)率的保障功。因此在程序中設(shè)計良好的人機信息交流程序。在故障發(fā)生時，通過程序的自主分析診斷，為生產(chǎn)者提供盡可能詳細的故障信息，降低故障排查的時間，從而提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率降低生產(chǎn)成本。

（2）：電氣控制回路設(shè)計

因為自動化系統(tǒng)的原因，系統(tǒng)電氣回路的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在現(xiàn)場控制上。同時因為現(xiàn)場器件多且工況不好以及回路復(fù)雜，造成因為現(xiàn)場控制導(dǎo)入的故障成為生產(chǎn)過程中故障的主要部分。因此有效的簡化現(xiàn)場控制是降低成本和提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率的有效途徑。

在設(shè)計中，我們采用以下方式簡化現(xiàn)場設(shè)備和控制回路：

A：按功能對設(shè)備進行編組統(tǒng)一就地控制

在生產(chǎn)設(shè)備中，往往是幾個設(shè)備共同組成一個功能組，協(xié)同完成同一個功能。在自動化為主體的連鎖控制中，這一特點顯得尤為突出。針對這一情況，在就地設(shè)計中把統(tǒng)一功能下的設(shè)備當作一個整體來處理，設(shè)計一個控制箱。

這樣做得好處是在不影響自動控制的基礎(chǔ)上能夠減少現(xiàn)場設(shè)備，減少施工的工時、施工的輔助材料的消耗。

能對控制電纜進行合并，減少電纜的使用和配管的數(shù)量。同時也使控制柜內(nèi)電線電纜的數(shù)量降低一半，使控制柜整潔明了，便于維護。

B：對相鄰設(shè)備進行就地集中控制

同樣考慮到減少電氣設(shè)備的空間占用、減少電線電纜和施工消耗，對相鄰的設(shè)備在就地控制設(shè)計時盡量采用合并控制箱的方式。采用這一方法的時候應(yīng)該在主令器件選型時從份考慮質(zhì)量保證。

C：針對維護維修、調(diào)試的目的進行電路設(shè)計

因為在現(xiàn)在的自動化工業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)場控制主要表現(xiàn)為設(shè)備的檢修、調(diào)試，而不是生產(chǎn)目的。因此在設(shè)計中，針對這一特點，圍繞保證設(shè)備的檢修、調(diào)試目的進行電氣設(shè)計，盡量的降低控制回路的復(fù)雜性和器件的多樣化。這樣做一方面簡化了電路，減少了故障點，更好的保證設(shè)備的運轉(zhuǎn)；同時也減少相應(yīng)的資金投入，如調(diào)試工時和后期維修工時。

D：采用不同型號的器件保證質(zhì)量

以上的實現(xiàn)都離不開對控制用主令器件的高質(zhì)量要求。這里的高質(zhì)量要求不是指生產(chǎn)廠家，而是指器件的耐用性。

因為現(xiàn)場往往具有著高粉塵、雨淋、高振動等不利因素，因此設(shè)計盡量避免對環(huán)境要求高的器件。在自鎖開關(guān)上，設(shè)計采用LW5系列轉(zhuǎn)換開關(guān)，而不采用對震動、對環(huán)境要求高的按鈕開關(guān)或是旋鈕開關(guān)。當然，也可以通過設(shè)計防塵箱體來實現(xiàn)。

3：采用更先進的控制方案

以上所說雖然能夠在一定程度上降低電線電纜的投入、安裝調(diào)試和后期維護的投入，可是畢竟還不能做到最大限度的降低綜合成本。我公司在總結(jié)工程設(shè)計的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場總線控制方式，設(shè)計了獨特的“仿現(xiàn)場總線方式&分布式I/O方式的自動化系統(tǒng)”。這一方案再不改變系統(tǒng)性能，不增加控制系統(tǒng)自身投資的前提下，大幅減少了電線電纜的消耗和安裝調(diào)試的投入，最大限度的降低了工程的綜合成本。

4：以設(shè)計規(guī)范制作

以上做法都是從方案角度出發(fā)的降低綜合成本的的，為了更好地從后期的維護通過降低維護難度提高生產(chǎn)效率，從制作規(guī)范目的出發(fā)在圖紙設(shè)計時，特別重視設(shè)備制作的設(shè)計。這些設(shè)計包括期間的排布設(shè)計、器件的接線圖設(shè)計、端子分布布局設(shè)計。

其中通過器件的接線圖設(shè)計，不僅可以規(guī)范制作接線，同時也因為規(guī)范化，為后期的維修提供了保障。

通過對端子的布局設(shè)計，一方面保證了控制柜的電磁兼容的要求，更保證了安裝的上線規(guī)矩，布線層次分明，易于后期的電線電纜的工作開展。

五：總結(jié)

“以工程綜合成本為中心的控制系統(tǒng)”設(shè)計方案能夠為用戶提供低綜合成本的控制系統(tǒng)，為用戶在初期投資、早日投產(chǎn)達效、后期設(shè)備運轉(zhuǎn)率等方面綜合降低運轉(zhuǎn)成本提供了良好的保證。