低成本DCS在水泥廠過程自動化的應用
由于我公司的現場環(huán)境惡劣,除高溫、多塵外,還大量使用變頻器,使得電磁干擾比較嚴重,而且在水泥生產過程中,工藝檢測點很分散,布線成本和工作強度均很大,因此,本著高性能價格比的原則,經過考察選型,我們選用了深圳威達公司的牛頓7000系列遠端數據模塊和工業(yè)計算機以及相應的I/O設備來完成。
一、系統(tǒng)構成
如圖1所示,系統(tǒng)按水泥生產工藝過程要求分為5大功能子系統(tǒng)。
1、 生料磨監(jiān)控管理系統(tǒng):
2、 立窯煅燒過程監(jiān)控管理系統(tǒng):
3、 水泥磨監(jiān)控管理系統(tǒng)。
4、 轉窯監(jiān)控管理系統(tǒng)
5、 全廠配電設備運行、用電監(jiān)控管理系統(tǒng)
圖1 水泥廠生產過程自動化系統(tǒng)構成
其中生料磨子系統(tǒng)和水泥磨子系統(tǒng)均能實現全線自動開停機及對磨機的軸承供油系統(tǒng)和主設備的溫度、電流進行
監(jiān)控管理。并根據各參數變化進行優(yōu)化計算和調節(jié)。
立窯子系統(tǒng)包括立窯生產線的設備開停監(jiān)測,生料自動加水成球、偏火自動校正、立窯煅燒過程智能控制等。
轉窯子系統(tǒng)實現濕法磨、煤磨的聯(lián)鎖控制,同時,使轉窯生產線的設備、產量、能耗均處于監(jiān)控狀態(tài),并部分實現自動控制。
配電子系統(tǒng)主要監(jiān)測全廠各配電房的變壓器和各大主機的運行情況并記錄。
各子系統(tǒng)均通過Ethernet與公司現有的管理網絡聯(lián)接,將數據整理后放在網上供公司管理部門調用。
二、子系統(tǒng)構成
為簡明起見,我們僅以立窯系統(tǒng)為例做介紹。
1、 立窯子系統(tǒng)原理
如圖2所示,立窯子系統(tǒng)共分車間管理級、車間中控室]車間現場級三層。他們之間通過RS-485中線連接,牛頓-7018、牛頓-7018、牛頓-7033、牛頓-7050、牛頓-7021、牛頓-7041等模塊負責對立窯系統(tǒng)個工藝參數進行采集。
生料成球自動控制器由嵌入式控制模塊牛頓-7188、TOUCH 200人機界面和牛頓-7016、牛頓-7080、牛頓-7021等數據I/O模塊、應變計、流量傳感器和變頻器組成,通過料水跟蹤、調節(jié),使成球保持在一個穩(wěn)定的范圍內。
熟料自動計量控制器牛頓-7188和牛頓-7016模塊、應變計、SRR組成,根據出窯熟料的流量值計算出窯的臺時產量。
在中控室,我們利用了牛頓-7188的多串口的特點,將它作為IPC 工控機與現場級之間的數據緩沖。這樣可同時有2-3 臺IPC工控機工作,均可干預控制或對系統(tǒng)作參數調整。
車間控制室的IPC 主要完成整個系統(tǒng)數據的優(yōu)化計算、顯示、自動分析、存儲和控制策略等功能,中控室人員可根據這些信息和實際情況作出調整指令,并由IPC 發(fā)送到下位輸出模塊控制執(zhí)行機構動作。
車間管理級的IPC對數據進行計算、顯示、分析和存儲,并根據考核要求計算出每個工藝參數的控制合格率,以作為計獎的依據。
2、系統(tǒng)軟件:
由于系統(tǒng)的要求復雜,既要求有良好的人機界面,又要能實時監(jiān)測控制,所以我們在 IPC上用Visuaal Basic 5.0 for Windows來編寫控制軟件,軟件有系統(tǒng)管理模塊、工藝流程圖模擬顯示模塊、儀表屏模擬顯示模塊、數據庫管理模塊、數據通訊模塊、控制算法模塊等,我們在編程過
圖2立窯子系統(tǒng)原理圖
程中大量使用ActiveX 控件技術,使得開發(fā)周期大大縮短。
在牛頓-7188 上我們利用威達公司提供的庫文件,用
QuickBasic編寫程序,只需用約200KB的空間就可完成 控制功能,軟件主要包括數據處理和數據通訊兩大功能模塊。其中生料成球系統(tǒng)還有控制TOUCH200 完成人機對 話的功能模塊。 3、運行效果和經驗 98年初在第一條生產線上安裝使用,經過對系統(tǒng)完善,到99年已經在5條生產線上使用了此系統(tǒng),成球合格率得以 提高,進出窯的物料趨于平衡,保證了立窯熱工制度的穩(wěn)定,使熟料產、質量大為提高。 基本上沒有出現故障,而且我們將硬盤更換為威達公司`的大容量 IDE FLASH電子硬盤,解決了硬盤不能適應惡劣 環(huán)境和頻繁讀寫的問題。 三、結束語: 由于牛頓7000系列模塊采用RS-485方式通訊,可遠距離通信,系統(tǒng)所有模塊只需用一條通訊線即可聯(lián)結,其具有的 高通訊速率、高采樣分辯率、智能化、光電隔離,強抗干擾和雙看門狗設計,使系統(tǒng)的可靠性強,數據高速 I/O成為可 能,軟件開發(fā)也比較容易。而且主機使用RS-232通訊口與網絡連接,基本上任何一臺有RS-232通訊口的計算機都可使用 此網絡,使設備的互換性好,維護人員的工作難度和工作量也很小。加上牛頓通訊模塊所特有的自適應功能和牛頓-7188 的多串行口設計,使原有的帶通訊功能的設備(如變頻器、智能儀表等)都可掛在網上,減少了設備的投資成本。 因此,在立窯系統(tǒng)完成后,我們相繼在其他子系統(tǒng)也大量采用牛頓模塊組網,滿足了生產工藝要求和高性能價格比的 原則,也使我公司的自動化控制和管理水平上了一個新臺階。(中國水泥網 轉載請注明出處)
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