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    我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，最近幾年連續(xù)呈現(xiàn)出供需兩旺的高速增長(zhǎng)勢(shì)頭，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在行業(yè)十五規(guī)劃中提出“生產(chǎn)設(shè)備趨向大型化，生產(chǎn)過(guò)程向自動(dòng)化和智能化發(fā)展，注重規(guī)模效益和節(jié)能降耗”將成為水泥行業(yè)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。

    優(yōu)秀的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于水泥行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，以和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC為主的水泥熟料生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泥廠(chǎng)工藝過(guò)程及生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、功能齊全、性?xún)r(jià)比高、擴(kuò)展靈活，大大提高了水泥生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

    工藝簡(jiǎn)介

    水泥生產(chǎn)的工藝過(guò)程，通常可以簡(jiǎn)要地概括為“兩磨一燒”，即首先將原料粉磨成生料，然后經(jīng)過(guò)煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。

        

    原料粉磨：砂巖庫(kù)、石灰石庫(kù)、鋼渣庫(kù)、粉煤灰?guī)熘形锪辖?jīng)過(guò)定比配料系統(tǒng)混合成原料粉，傳送系統(tǒng)將原料粉傳送進(jìn)生料磨機(jī)進(jìn)行生料制備，制備好的生料進(jìn)均化庫(kù)。
 
    熟料煅燒：均化庫(kù)里的生料通過(guò)定量給料機(jī)將生料送進(jìn)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)煅燒成熟料。

    水泥粉磨：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細(xì)為水泥。

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    根據(jù)水泥生產(chǎn)的工藝要求及現(xiàn)場(chǎng)情況，整個(gè)系統(tǒng)由2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、1個(gè)工程師站和4個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站組成。全廠(chǎng)控制系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)采用100M環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)。

    監(jiān)控計(jì)算機(jī)

    主要功能是動(dòng)態(tài)控制流程圖、動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖；設(shè)備起停及控制回路操作、參數(shù)修改；實(shí)時(shí)報(bào)警及打印；報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)記錄、顯示和打印等。它通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕將組態(tài)的信息以文本、畫(huà)面、報(bào)警等多種形式呈現(xiàn)給管理人員。操作員可通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)器作為輸入端完成生產(chǎn)線(xiàn)的控制，進(jìn)行各種組態(tài)以及控制參數(shù)的設(shè)定、畫(huà)面的調(diào)用、設(shè)備的啟動(dòng)和停止操作等。

    現(xiàn)場(chǎng)控制站

    主要控制功能是：順序控制、模擬控制、邏輯控制、I/O監(jiān)視。全廠(chǎng)4個(gè)LK PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站分布在生料磨、窯尾、窯頭和水泥磨控制室內(nèi)，所有過(guò)程站及PROFIBUS-DP從站的過(guò)程控制信息由工業(yè)以太網(wǎng)送往中控室，在中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的模擬控制和邏輯控制。

       

                                  圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    工藝流程控制

    根據(jù)水泥生產(chǎn)的工藝流程，控制系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立且相互聯(lián)系的部分，各部分控制功能如下：

                           

    1.生料粉磨

    生料配料調(diào)速皮帶秤定量給料的自動(dòng)控制。

    生料磨機(jī)負(fù)荷與產(chǎn)量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    生料磨機(jī)出口風(fēng)溫與入口冷熱風(fēng)閥的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    各分組設(shè)備的解/聯(lián)鎖啟停控制及保護(hù)。

    2.燒成窯尾

    生料均化庫(kù)定時(shí)充氣和卸料自動(dòng)控制。

    料稱(chēng)重倉(cāng)重量與均化庫(kù)底卸料的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    增濕塔出口溫度與噴水量（或回水量）的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    窯尾預(yù)熱器的自動(dòng)定時(shí)吹堵和堵料預(yù)報(bào)警。

    分解爐出口溫度與窯尾給煤量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    各分組設(shè)備的解/聯(lián)鎖啟停控制及保護(hù)。

    3.燒成窯頭

    窯頭罩壓力與窯頭排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或排風(fēng)閥開(kāi)度）的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    篦冷機(jī)一室篦下壓力與篦速的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    篦冷機(jī)灰斗卸料的手自動(dòng)控制。

    各分組設(shè)備的解/聯(lián)鎖啟停控制及保護(hù)。

    4.水泥粉磨

    水泥配料調(diào)速皮帶秤定量給料的自動(dòng)控制

    水泥磨機(jī)負(fù)荷（球磨機(jī)）與產(chǎn)量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    輥壓機(jī)的啟停控制及保護(hù)。

    各分組設(shè)備的解/聯(lián)鎖啟停控制及保護(hù)。

    各稀油站的啟停控制及保護(hù)。

    系統(tǒng)特點(diǎn)

    1.順序控制與過(guò)程控制相結(jié)合

    水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備單機(jī)容量大、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)、對(duì)快速性和協(xié)調(diào)性要求高，同時(shí)又有很多的模擬量處理和回路的PID調(diào)節(jié)。LK大型PLC充分融合了PLC和DCS的特點(diǎn)，完全能滿(mǎn)足順序控制和過(guò)程控制的要求。相比DCS系統(tǒng)，具有更高的性?xún)r(jià)比。

    2.系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)，安全性高

    系統(tǒng)采用操作員站（服務(wù)器）冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余（所有的通訊網(wǎng)絡(luò)均為冗余的100M的光纖網(wǎng)）、現(xiàn)場(chǎng)控制站的CPU冗余以及電源冗余的冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大地提高了系統(tǒng)的安全性。

    3.抗干擾能力強(qiáng)

    水泥廠(chǎng)大量應(yīng)用變頻器等強(qiáng)干擾源。LK大型PLC內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)了良好的電磁屏蔽。同時(shí)輸入輸出通道采用了通道隔離、數(shù)模隔離、光電隔離等措施，有效地保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

    4.開(kāi)放的系統(tǒng)

    水泥生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備種類(lèi)繁多，各設(shè)備供應(yīng)商所提供的通信協(xié)議也千差萬(wàn)別，LK大型PLC采用了目前應(yīng)用最廣泛和開(kāi)放性最好的工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，另外系統(tǒng)還支持Modbus/TCP協(xié)議、Modbus RTU協(xié)議、自由口協(xié)議等多種接口形式，可以十分方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。