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(diǎn)
1水泥廠自動控制參數(shù)類型
1開關(guān)量：電動機(jī)開停、聯(lián)鎖故障報(bào)警信號閥門開啟信號；料位報(bào)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(jī)轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速等）電流（高溫風(fēng)機(jī)電流窯主傳動電流提升機(jī)、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(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(hù)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(jìn)行操作控制并實(shí)施各種聯(lián)鎖保護(hù)；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(jìn)行顯示報(bào)警、控制。水泥生產(chǎn)線上的各個生產(chǎn)車間內(nèi)部相對獨(dú)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(jìn)行集中控制與操作。電機(jī)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(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年代初期問世以來 ,經(jīng)過不時(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)部門普遍選用過程自動化計(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(jī),一般設(shè)置在中控室內(nèi)。
現(xiàn)場控制站：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)車間檢測控制對象近旁的電機(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(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化的投資 ,一些設(shè)計(jì)院嘗試著將PLC和個人計(jì)機(jī)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(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)用越來越廣；同時(shí) ,由于微機(jī)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(jī)開發(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,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(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。見圖1
整個自動控制系統(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(shí) 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(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)兩臺操作員站 ,選用COROSDS一B45PG76021#彩顯 ,雙機(jī)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(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 ,一種簡單易行生產(chǎn)可靠、價(jià)格適中、技術(shù)先進(jìn)的自動化系統(tǒng)
三、水泥廠自動控制展望
1隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的不時(shí)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(dāng)前自動化的熱點(diǎn)是現(xiàn)場總線 ,有專家認(rèn)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。現(xiàn)場總線是一個計(jì)算機(jī)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)。現(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(jì) 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(shí)時(shí)工藝流程圖、實(shí)時(shí)歷史趨勢曲線實(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(shí)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(shí)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.