水泥廠生產(chǎn)自動(dòng)化改造
發(fā)布日期：2020-12-25 15:35:42來(lái)源：未知瀏覽次數(shù)：
水泥生產(chǎn)自動(dòng)化已經(jīng)成為國(guó)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(dòng)水泥廠整體工藝技術(shù)水平的大幅提高，自動(dòng)化是水泥工業(yè)的現(xiàn)代化必經(jīng)之路。
一、水泥廠自動(dòng)控制對(duì)象及特點(diǎn)
1水泥廠自動(dòng)控制參數(shù)類(lèi)型
1開(kāi)關(guān)量：電動(dòng)機(jī)開(kāi)停、聯(lián)鎖 故障報(bào)警信號(hào)閥門(mén)開(kāi)啟信號(hào)；料位報(bào)警信號(hào)等。
2模擬量 料位（料庫(kù)料位、中間倉(cāng)料位等）流量（人窯生料流量等）轉(zhuǎn)速（風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速等）電流（高溫風(fēng)機(jī)電流 窯主傳動(dòng)電流 提升機(jī)、電流等）溫度（各級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度 大型設(shè)備軸瓦溫度等）壓力（各級(jí)旋風(fēng)筒出口壓力 窯頭罩壓力等）閥位（各風(fēng)閥的開(kāi)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(duì)生產(chǎn)有直接或間接幫助 ,對(duì)操作有指導(dǎo)意義的,如各級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度 壓力等；平安性參數(shù)”指對(duì)設(shè)備的平安運(yùn)行有直接關(guān)系 ,可以減少非計(jì)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(bào)警點(diǎn)和報(bào)警范圍。
2水泥廠 自動(dòng)控制系統(tǒng)劃分
根據(jù)水泥廠工藝流程特點(diǎn),一般將主要生產(chǎn)線劃分成 4一5個(gè)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(kù)；
2生料制備系統(tǒng)：由原料配料庫(kù)經(jīng)原料粉磨至生料庫(kù)頂止；
3燒成系統(tǒng)：由生料均化庫(kù)庫(kù)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(kù)頂止 ,還包括煤粉制備系統(tǒng)；
4水泥粉磨系統(tǒng)：由熟料庫(kù)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(kù)底至水泥包裝 ,包括散裝庫(kù)。
二、中小水泥廠自動(dòng)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(hù)裝置組成 ,各車(chē)間設(shè)置車(chē)間控制室及配電室 ,對(duì)本車(chē)間的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行操作控制并實(shí)施各種聯(lián)鎖保護(hù)；各車(chē)間控制通常設(shè)有儀表盤(pán)、模擬盤(pán)及操作臺(tái) ,對(duì)本車(chē)間生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行顯示 報(bào)警、控制。水泥生產(chǎn)線上的各個(gè)生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)部相對(duì)獨(dú)立并且較為簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程控制 ,車(chē)間與車(chē)間之間的聯(lián)系相對(duì)較少 ,但操作簡(jiǎn)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(chē)間控制集中到中央控制室進(jìn)行集中控制與操作。電機(jī)開(kāi)停邏輯控制采用PLC,過(guò)程變量則在中控室采用大型儀表控制盤(pán) ,實(shí)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(shí) ,但它需耗費(fèi)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(diǎn) ,通常稱為“集散控制系統(tǒng) 從80年代初期問(wèn)世以來(lái) ,經(jīng)過(guò)不時(shí)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(mén)普遍選用 過(guò)程 自動(dòng)化計(jì)算機(jī)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(lái)適應(yīng)分散的過(guò)程對(duì)象 ,并將它通過(guò)數(shù)據(jù)高速公路與基于CRT操作站相連接 一個(gè)完整DCS系統(tǒng) ,由三個(gè)基本局部組成
中央操作站：亦稱上位機(jī),一般設(shè)置在中控室內(nèi)。
現(xiàn)場(chǎng)控制站：亦稱下位機(jī),包括回路控制和順序控制 ,一般設(shè)置在生產(chǎn)車(chē)間檢測(cè)控制對(duì)象近旁的電機(jī)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(jī)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(dòng)化向前邁進(jìn)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(méi)有依照一種工業(yè)規(guī)范來(lái)生產(chǎn)制造 ,后來(lái)開(kāi)始提 出了開(kāi)放系DCS結(jié)構(gòu) 而各制造商雖言稱自己的產(chǎn)品朝開(kāi)放系統(tǒng)發(fā)展 ,但是,為了自身的利益 ,對(duì)開(kāi)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(dá)到統(tǒng)一 ,所以 ,早期的DCS系統(tǒng) ,價(jià)格都很昂貴。
2PLC型DCS系統(tǒng)：為了降低中小水泥廠自動(dòng)化的投資 ,一些設(shè)計(jì)院嘗試著將PLC和個(gè)人計(jì)機(jī)用 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái) ,組成一個(gè)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(dòng)機(jī)的順序控制,當(dāng)應(yīng)用了微處理器后，PLC也具有PID調(diào)節(jié)及處置過(guò)程變量 功能 ,由于其價(jià)格便宜 可靠性高 掃描周期短,因此應(yīng)用越來(lái)越廣；同時(shí) ,由于微機(jī)在市場(chǎng)上到處可以買(mǎi)到,萬(wàn)一發(fā)生故障 ,造成的問(wèn)題也比較容易解決 更為重要的,越來(lái)越多的軟件公司為微機(jī)開(kāi)發(fā)了許多實(shí)時(shí)多任務(wù)的工業(yè)控制軟件 ,并能與各生產(chǎn)廠家的PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊 ,一起組成一個(gè)分散控制 集中操作管理的控制系統(tǒng) ,價(jià)格上比傳統(tǒng)的DCS要低很多 90代初期以來(lái),PLC型DCS中小水泥廠的應(yīng)用越來(lái)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(jì)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(jiàn)圖1
整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)分布實(shí)施,本期采用PLC型DCS系統(tǒng)先行建成窯頭現(xiàn)場(chǎng)站 ,窯尾現(xiàn)場(chǎng)站和窯系統(tǒng)中控室 ,其它車(chē)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(shí) 很方便的建成生料磨現(xiàn)場(chǎng)控制站、水泥磨現(xiàn)場(chǎng)控制站。窯系統(tǒng)中控室可擴(kuò)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(tái)操作員站 ,選用COROSDS一B45PG76021#彩顯 ,雙機(jī)熱備份。
b窯頭現(xiàn)場(chǎng)站 ,窯尾現(xiàn)場(chǎng)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(tuán)阻
實(shí)踐證明,這樣的實(shí)施方法與實(shí)施方案 ,比較符合中小型水泥廠的實(shí)際情況 ,一種簡(jiǎn)單易行 生產(chǎn)可靠、價(jià)格適中、技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)
三、水泥廠自動(dòng)控制展望
1隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不時(shí)增長(zhǎng),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(guò)程控制中獲得越來(lái)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(huì)覆蓋整個(gè)水泥生產(chǎn)線。
2當(dāng)前自動(dòng)化的熱點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)總線 ,有專家認(rèn)為 現(xiàn)場(chǎng)總線將逐步取代保守的DCS系統(tǒng) ,給工業(yè)自動(dòng)化的過(guò)程控制領(lǐng)域帶來(lái)又一場(chǎng)革命?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ,由現(xiàn)場(chǎng)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)。現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shì)將喪失 ,取而代之的將是基于現(xiàn)場(chǎng)總線及智能化儀表的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
3DCS系統(tǒng)或未來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) ,都只是解決水泥生產(chǎn)的過(guò)程控制 問(wèn)題 ,而諸如生產(chǎn)分析 統(tǒng)計(jì) 預(yù)測(cè) 類(lèi)比 存檔等功能幾乎沒(méi)有 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇 ,生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（包括實(shí)時(shí)工藝流程圖、實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)曲線 實(shí)時(shí)生產(chǎn)工藝參數(shù)查詢 質(zhì)量管理 生產(chǎn)分析 生產(chǎn)報(bào)表 資料管理 設(shè)備管理 銷(xiāo)售管理等將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)覆蓋生產(chǎn)部門(mén)、技術(shù)部門(mén)、銷(xiāo)售部門(mén) 質(zhì)量控制部門(mén)、廠長(zhǎng)辦公室 生產(chǎn)調(diào)度辦公室 現(xiàn)代化水泥工廠自動(dòng)化將是由 或現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的水泥生產(chǎn)線過(guò)程 ,自動(dòng)化和由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的水泥廠管理自動(dòng)化兩部分組成 ,二者通過(guò) 網(wǎng)絡(luò)連成一個(gè)整體.
