水泥廠生產(chǎn)自動化改造
發(fā)布日期：2020-12-25 15:35:42來源：未知瀏覽次數(shù)：
水泥生產(chǎn)自動化已經(jīng)成為國內(nèi)大型水泥廠新型干法生產(chǎn)工藝線不可缺少的配置。這必將推動水泥廠整體工藝技術(shù)水平的大幅提高，自動化是水泥工業(yè)的現(xiàn)代化必經(jīng)之路。
一、水泥廠自動控制對象及特點
1水泥廠自動控制參數(shù)類型
1開關(guān)量：電動機開停、聯(lián)鎖 故障報警信號閥門開啟信號；料位報警信號等。
2模擬量 料位（料庫料位、中間倉料位等）流量（人窯生料流量等）轉(zhuǎn)速（風(fēng)機轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速等）電流（高溫風(fēng)機電流 窯主傳動電流 提升機、電流等）溫度（各級旋風(fēng)筒出口溫度 大型設(shè)備軸瓦溫度等）壓力（各級旋風(fēng)筒出口壓力 窯頭罩壓力等）閥位（各風(fēng)閥的開度等）成份（電收塵含量等
這些參數(shù)可分為生產(chǎn)性參數(shù)”和 平安性參數(shù)”生產(chǎn)性參數(shù)”指對生產(chǎn)有直接或間接幫助 ,對操作有指導(dǎo)意義的,如各級旋風(fēng)筒出口溫度 壓力等；平安性參數(shù)”指對設(shè)備的平安運行有直接關(guān)系 ,可以減少非計劃性停產(chǎn) ,如設(shè)備軸瓦溫度 窯困體溫度等；而有些參數(shù)既是生產(chǎn)性參數(shù)”又是平安性參數(shù)”,如窯尾電收塵CO含量等。區(qū)分這些參數(shù) ,有利于確定合理的報警點和報警范圍。
2水泥廠 自動控制系統(tǒng)劃分
根據(jù)水泥廠工藝流程特點,一般將主要生產(chǎn)線劃分成 4一5個集中控制系統(tǒng)：
1原料制備系統(tǒng)：包括石灰石破碎及原料入庫；
2生料制備系統(tǒng)：由原料配料庫經(jīng)原料粉磨至生料庫頂止；
3燒成系統(tǒng)：由生料均化庫庫底 出料 ,經(jīng)窯尾及廢氣處理 ,喂料系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)窯 熟料破碎至熟料庫頂止 ,還包括煤粉制備系統(tǒng)；
4水泥粉磨系統(tǒng)：由熟料庫底出料 ,經(jīng)水泥磨、水泥輸送至水泥頂止水泥包裝系統(tǒng) 水泥庫底至水泥包裝 ,包括散裝庫。
二、中小水泥廠自動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史及模式
1分散一儀表控制：由常規(guī)的一次儀表 ,二次儀表以及各種繼 電器 維護裝置組成 ,各車間設(shè)置車間控制室及配電室 ,對本車間的生產(chǎn)設(shè)備進行操作控制并實施各種聯(lián)鎖保護；各車間控制通常設(shè)有儀表盤、模擬盤及操作臺 ,對本車間生產(chǎn)參數(shù)進行顯示 報警、控制。水泥生產(chǎn)線上的各個生產(chǎn)車間內(nèi)部相對獨立并且較為簡單的生產(chǎn)過程控制 ,車間與車間之間的聯(lián)系相對較少 ,但操作簡單 ,投資相小。這種控制模式盛行于70年代,目前 ,一些中小型水泥廠還有不少采用這種控制方式。
2集中一儀表控制：設(shè)立中央控制室 ,把分散的車間控制集中到中央控制室進行集中控制與操作。電機開停邏輯控制采用PLC,過程變量則在中控室采用大型儀表控制盤 ,實現(xiàn)集中監(jiān)控 ,集中管理。這種控制模式,80年代曾流行一時 ,但它需耗費大量的控制電纜 ,隨著集散控制系統(tǒng)的呈現(xiàn) ,目前已很少采用
3DCS譯為“分布式控制系統(tǒng)”或“分散式控制系統(tǒng)”,根據(jù)其主要功能特點 ,通常稱為“集散控制系統(tǒng) 從80年代初期問世以來 ,經(jīng)過不時的發(fā)展與完善 ,目前已成為冶金 石化 電力 建材等工業(yè)部門普遍選用 過程 自動化計算機控制系統(tǒng)DCS基于分散控制 ,集中操作管理的控制思想 ,以分散控制設(shè)備來適應(yīng)分散的過程對象 ,并將它通過數(shù)據(jù)高速公路與基于CRT操作站相連接 一個完整DCS系統(tǒng) ,由三個基本局部組成
中央操作站：亦稱上位機,一般設(shè)置在中控室內(nèi)。
現(xiàn)場控制站：亦稱下位機,包括回路控制和順序控制 ,一般設(shè)置在生產(chǎn)車間檢測控制對象近旁的電機控制中心
數(shù)據(jù)高速公路；亦稱數(shù)據(jù)總線,溝通上下位機間通訊。
DCS系統(tǒng)取代了保守的二次模擬儀表 ,大型儀表控制室及設(shè)備間聯(lián)鎖用 大量 各種各樣的繼電器和電纜；改革了保守的生產(chǎn)組織管理方式 ,使水泥工業(yè) 自動化向前邁進了一大步。
1保守的DCS系統(tǒng)：早先的DCS系統(tǒng)一般由儀表廠家生產(chǎn) ,習(xí)慣上稱為傳統(tǒng) 系統(tǒng) 起先它大都是自我封閉的,沒有依照一種工業(yè)規(guī)范來生產(chǎn)制造 ,后來開始提 出了開放系DCS結(jié)構(gòu) 而各制造商雖言稱自己的產(chǎn)品朝開放系統(tǒng)發(fā)展 ,但是,為了自身的利益 ,對開放系統(tǒng)的定義各不相同 ,因而不 同廠商的產(chǎn)品在硬件上 兼容性 軟件的可轉(zhuǎn)移性 應(yīng)用 可操作性上很難達到統(tǒng)一 ,所以 ,早期的DCS系統(tǒng) ,價格都很昂貴。
2PLC型DCS系統(tǒng)：為了降低中小水泥廠自動化的投資 ,一些設(shè)計院嘗試著將PLC和個人計機用 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來 ,組成一個分散控制 集中操作管理的控制系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)型式和功能上同系統(tǒng)基本相似 ,俗稱PLC型DCS系統(tǒng)。
PLC早先用于電動機的順序控制,當應(yīng)用了微處理器后，PLC也具有PID調(diào)節(jié)及處置過程變量 功能 ,由于其價格便宜 可靠性高 掃描周期短,因此應(yīng)用越來越廣；同時 ,由于微機在市場上到處可以買到,萬一發(fā)生故障 ,造成的問題也比較容易解決 更為重要的,越來越多的軟件公司為微機開發(fā)了許多實時多任務(wù)的工業(yè)控制軟件 ,并能與各生產(chǎn)廠家的PLC進行聯(lián)網(wǎng)通訊 ,一起組成一個分散控制 集中操作管理的控制系統(tǒng) ,價格上比傳統(tǒng)的DCS要低很多 90代初期以來,PLC型DCS中小水泥廠的應(yīng)用越來越廣
二、集散型控制系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用
中小水泥廠工程設(shè)計中,采用了PLC型DCS系統(tǒng) ,如丹徒水泥廠日產(chǎn)500T熟料帶余熱發(fā)電窯生產(chǎn)線 ,馬鋼桃沖水泥廠日產(chǎn)600T水泥生產(chǎn)線。見圖1
整個自動控制系統(tǒng)分布實施,本期采用PLC型DCS系統(tǒng)先行建成窯頭現(xiàn)場站 ,窯尾現(xiàn)場站和窯系統(tǒng)中控室 ,其它車間只采用繼電器控制加常規(guī)儀表的形式 ,二次儀表均采用 型儀表 ,控制室預(yù) 留位置 待條件幼稚時 很方便的建成生料磨現(xiàn)場控制站、水泥磨現(xiàn)場控制站。窯系統(tǒng)中控室可擴展成全廠中央控制室 ,最終形成覆蓋全部生產(chǎn)線的集散型控制系統(tǒng) ,而原有儀表系統(tǒng)可作為備用系統(tǒng) ,提高系統(tǒng)可靠性。
窯系統(tǒng)DCS配置
硬件構(gòu)成：a窯頭控制室設(shè)兩臺操作員站 ,選用COROSDS一B45PG76021#彩顯 ,雙機熱備份。
b窯頭現(xiàn)場站 ,窯尾現(xiàn)場站由S5一155U系列各功能模塊組成
c上 下位采用SINECL2數(shù)據(jù)通訊。
軟件構(gòu)成：系統(tǒng)組態(tài)軟件采用WINCCPLC編程采用STEP5
圖馬鋼桃沖水泥廠集散型控制系統(tǒng)框圖程采用團阻
實踐證明,這樣的實施方法與實施方案 ,比較符合中小型水泥廠的實際情況 ,一種簡單易行 生產(chǎn)可靠、價格適中、技術(shù)先進的自動化系統(tǒng)
三、水泥廠自動控制展望
1隨著計算機產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和國民經(jīng)濟的不時增長,以儀表型DCS系統(tǒng)或PLC型DCS系統(tǒng)為代表的集散型控制系統(tǒng)將在中小水泥廠過程控制中獲得越來越多的應(yīng)用 ,不只僅是水泥生產(chǎn)線的主工藝生產(chǎn)線 ,而且會覆蓋整個水泥生產(chǎn)線。
2當前自動化的熱點是現(xiàn)場總線 ,有專家認為 現(xiàn)場總線將逐步取代保守的DCS系統(tǒng) ,給工業(yè)自動化的過程控制領(lǐng)域帶來又一場革命?，F(xiàn)場總線是一個計算機網(wǎng)絡(luò) ,由現(xiàn)場儀表和控制室系統(tǒng)之間的一種全數(shù)字化 雙向 多站的通信系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線將改變傳統(tǒng)的DCS輸人輸出模式 各種智能化儀表及全數(shù)字化的現(xiàn)場控制裝置的使用 ,可以將原采用傳統(tǒng)DCS完成PID控制功能及其它一些控制功能下放到現(xiàn)場的智能儀表及全數(shù)字化的控制裝置中,這樣,保守的DCS功能及優(yōu)勢將喪失 ,取而代之的將是基于現(xiàn)場總線及智能化儀表的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
3DCS系統(tǒng)或未來的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) ,都只是解決水泥生產(chǎn)的過程控制 問題 ,而諸如生產(chǎn)分析 統(tǒng)計 預(yù)測 類比 存檔等功能幾乎沒有 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和競爭的日益加劇 ,生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（包括實時工藝流程圖、實時歷史趨勢曲線 實時生產(chǎn)工藝參數(shù)查詢 質(zhì)量管理 生產(chǎn)分析 生產(chǎn)報表 資料管理 設(shè)備管理 銷售管理等將通過網(wǎng)絡(luò)覆蓋生產(chǎn)部門、技術(shù)部門、銷售部門 質(zhì)量控制部門、廠長辦公室 生產(chǎn)調(diào)度辦公室 現(xiàn)代化水泥工廠自動化將是由 或現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實現(xiàn)的水泥生產(chǎn)線過程 ,自動化和由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)的水泥廠管理自動化兩部分組成 ,二者通過 網(wǎng)絡(luò)連成一個整體.
