水泥廠生產自動化改造

發布日期：2020-12-25 15:35:42來源：未知瀏覽次數：

水泥生產自動化已經成為國內大型水泥廠新型干法生產工藝線不可缺少的配置。這必將推動水泥廠整體工藝技術水平的大幅提高，自動化是水泥工業的現代化必經之路。
一、水泥廠自動控制對象及特點
1水泥廠自動控制參數類型
1開關量：電動機開停、聯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）轉速（風機轉速、回轉窯轉速等）電流（高溫風機電流窯主傳動電流提升機、電流等）溫度（各級旋風筒出口溫度大型設備軸瓦溫度等）壓力（各級旋風筒出口壓力窯頭罩壓力等）閥位（各風閥的開度等）成份（電收塵含量等
這些參數可分為生產性參數”和平安性參數”生產性參數”指對生產有直接或間接幫助 ,對操作有指導意義的,如各級旋風筒出口溫度壓力等；平安性參數”指對設備的平安運行有直接關系 ,可以減少非計劃性停產 ,如設備軸瓦溫度窯困體溫度等；而有些參數既是生產性參數”又是平安性參數”,如窯尾電收塵CO含量等。區分這些參數 ,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劃分
根據水泥廠工藝流程特點,一般將主要生產線劃分成 4一5個集中控制系統：
1原料制備系統：包括石灰石破碎及原料入庫；
2生料制備系統：由原料配料庫經原料粉磨至生料庫頂止；
3燒成系統：由生料均化庫庫底出料 ,經窯尾及廢氣處理 ,喂料系統回轉窯熟料破碎至熟料庫頂止 ,還包括煤粉制備系統；
4水泥粉磨系統：由熟料庫底出料 ,經水泥磨、水泥輸送至水泥頂止水泥包裝系統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發展歷史及模式
1分散一儀表控制：由常規的一次儀表 ,二次儀表以及各種繼電器維護裝置組成 ,各車間設置車間控制室及配電室 ,對本車間的生產設備進行操作控制并實施各種聯鎖保護；各車間控制通常設有儀表盤、模擬盤及操作臺 ,對本車間生產參數進行顯示報警、控制。水泥生產線上的各個生產車間內部相對獨立并且較為簡單的生產過程控制 ,車間與車間之間的聯系相對較少 ,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 ,實現集中監控 ,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 ,隨著集散控制系統的呈現 ,目前已很少采用
3DCS譯為“分布式控制系統”或“分散式控制系統”,根據其主要功能特點 ,通常稱為“集散控制系統從80年代初期問世以來 ,經過不時的發展與完善 ,目前已成為冶金石化電力建材等工業部門普遍選用過程自動化計算機控制系統DCS基于分散控制 ,集中操作管理的控制思想 ,以分散控制設備來適應分散的過程對象 ,并將它通過數據高速公路與基于CRT操作站相連接一個完整DCS系統 ,由三個基本局部組成
中央操作站：亦稱上位機,一般設置在中控室內。
現場控制站：亦稱下位機,包括回路控制和順序控制 ,一般設置在生產車間檢測控制對象近旁的電機控制中心
數據高速公路；亦稱數據總線,溝通上下位機間通訊。
DCS系統取代了保守的二次模擬儀表 ,大型儀表控制室及設備間聯鎖用大量各種各樣的繼電器和電纜；改革了保守的生產組織管理方式 ,使水泥工業自動化向前邁進了一大步。
1保守的DCS系統：早先的DCS系統一般由儀表廠家生產 ,習慣上稱為傳統系統起先它大都是自我封閉的,沒有依照一種工業規范來生產制造 ,后來開始提出了開放系DCS結構而各制造商雖言稱自己的產品朝開放系統發展 ,但是,為了自身的利益 ,對開放系統的定義各不相同 ,因而不同廠商的產品在硬件上兼容性軟件的可轉移性應用可操作性上很難達到統一 ,所以 ,早期的DCS系統 ,價格都很昂貴。
2PLC型DCS系統：為了降低中小水泥廠自動化的投資 ,一些設計院嘗試著將PLC和個人計機用網絡聯接起來 ,組成一個分散控制集中操作管理的控制系統 ,結構型式和功能上同系統基本相似 ,俗稱PLC型DCS系統。
PLC早先用于電動機的順序控制,當應用了微處理器后，PLC也具有PID調節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,因此應用越來越廣；同時 ,由于微機在市場上到處可以買到,萬一發生故障 ,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了許多實時多任務的工業控制軟件 ,并能與各生產廠家的PLC進行聯網通訊 ,一起組成一個分散控制集中操作管理的控制系統 ,價格上比傳統的DCS要低很多 90代初期以來,PLC型DCS中小水泥廠的應用越來越廣
二、集散型控制系統在水泥廠的應用
中小水泥廠工程設計中,采用了PLC型DCS系統 ,如丹徒水泥廠日產500T熟料帶余熱發電窯生產線 ,馬鋼桃沖水泥廠日產600T水泥生產線。見圖1
整個自動控制系統分布實施,本期采用PLC型DCS系統先行建成窯頭現場站 ,窯尾現場站和窯系統中控室 ,其它車間只采用繼電器控制加常規儀表的形式 ,二次儀表均采用型儀表 ,控制室預留位置待條件幼稚時很方便的建成生料磨現場控制站、水泥磨現場控制站。窯系統中控室可擴展成全廠中央控制室 ,最終形成覆蓋全部生產線的集散型控制系統 ,而原有儀表系統可作為備用系統 ,提高系統可靠性。
窯系統DCS配置
硬件構成：a窯頭控制室設兩臺操作員站 ,選用COROSDS一B45PG76021#彩顯 ,雙機熱備份。
b窯頭現場站 ,窯尾現場站由S5一155U系列各功能模塊組成
c上下位采用SINECL2數據通訊。
軟件構成：系統組態軟件采用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 ,一種簡單易行生產可靠、價格適中、技術先進的自動化系統
三、水泥廠自動控制展望
1隨著計算機產業的迅速發展和國民經濟的不時增長,以儀表型DCS系統或PLC型DCS系統為代表的集散型控制系統將在中小水泥廠過程控制中獲得越來越多的應用 ,不只僅是水泥生產線的主工藝生產線 ,而且會覆蓋整個水泥生產線。
2當前自動化的熱點是現場總線 ,有專家認為現場總線將逐步取代保守的DCS系統 ,給工業自動化的過程控制領域帶來又一場革命。現場總線是一個計算機網絡 ,由現場儀表和控制室系統之間的一種全數字化雙向多站的通信系統。現場總線將改變傳統的DCS輸人輸出模式各種智能化儀表及全數字化的現場控制裝置的使用 ,可以將原采用傳統DCS完成PID控制功能及其它一些控制功能下放到現場的智能儀表及全數字化的控制裝置中,這樣,保守的DCS功能及優勢將喪失 ,取而代之的將是基于現場總線及智能化儀表的現場總線控制系統。
3DCS系統或未來的現場總線控制系統 ,都只是解決水泥生產的過程控制問題 ,而諸如生產分析統計預測類比存檔等功能幾乎沒有隨著科學技術的發展和競爭的日益加劇 ,生產管理信息系統（包括實時工藝流程圖、實時歷史趨勢曲線實時生產工藝參數查詢質量管理生產分析生產報表資料管理設備管理銷售管理等將通過網絡覆蓋生產部門、技術部門、銷售部門質量控制部門、廠長辦公室生產調度辦公室現代化水泥工廠自動化將是由或現場總線控制系統實現的水泥生產線過程 ,自動化和由生產管理信息系統實現的水泥廠管理自動化兩部分組成 ,二者通過網絡連成一個整體.