水泥厂DCS 监控系统的设计与实现.pdf

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1、水泥厂DCS监控系统的设计与实现徐淑萍,苏小会，李峰，范会敏(西安工业学院计算机科学与工程系陕西西安710032)摘要：本文介绍了DCS系统在我国水泥生产自动化的应用情况以及新型干法水泥生产线DCS的设计方法，表明了水泥生产过程的综合自动化的发展趋势。并对该系统的组成、工作原理、硬件设计、软件设计进行了论述。关键词：DCS；实时控制；监测管理中图号：TP268文献标识码：ATheDesignandRealizationoftheCementFactory’sControlSystemXUShu-Ping,SUXiao-hui，LIFeng，FANHui-min(DeptofComprSci

2、&Engr,Xi’anInstofTech,Xi’an710032,China)Abstract:ThearticlebriefintroducetheapplicationofDCSincementautomationandhowtodesigntheDCSinnew-driedcementproductionline.Thedevelopingdirectionofthecementproductionprocess’synthesizeautomationisindicated.Andtheprincipleofworking,thedesignofhardware,thedesig

3、nofsoftwarearemainlydiscussedinthepaper.KeyWords:DistributeControlSystem;Realtimecontrol;Inspectmanagement引言水泥生产工艺复杂，设备联锁众多，各种检测信号相互影响，如果采用传统的人工控制或继电器仪表控制，很难达到控制要求。如果生产线上的任何一台设备出现电气故障停机，[1]-[2]将影响整个生产线的运行，严重时会发生压料、堵料，给生产带来很大的损失。在分布[3]式控制系统（DCS）日益向工业渗透的今天，对这种多工况进行集散控制已是行业所急。由此，本文设计了一个多级分布式集中控制系统，可对

4、水泥生产线进行实时控制和监测管理。1系统组成及工作原理1.1系统工作原理系统结构如图1所示：系统在总体上是纵向分层、横向分散的结构，系统从结构上可分为厂长管理级、工程师管理级、操作员管理级、过程控制级和现场设备级。图1系统原理图该系统总体设计的指导思想是技术先进、生产可靠、节省投资、提高效益。基于这种思想该生产线采用了PLC型集散控制系统，完成了从生料进窑到熟料入库的整条生产线的自动控制。采用集散控制后，真正做到分散控制、集中管理、危险分散。设备出现故障后，系统能够按照预先编制好的程序自动停止相关设备，并发出声光报警，提醒操作人员及时处理，以免影响生产。对一些重要的参数和报警，系统能够自动

5、生成历史记录和历史趋势。操作人员和技术人员可以随时查询历史数据，随时了解生产情况。通过对数据的统计和分析提出新1工艺，新方法，以不断提高水泥的产量和质量。1.2水泥生产工艺简介水泥的新型干法生产线由生料制备系统、生料均化系统、窑尾烧成系统、窑头烧成系统和成品包装系统组成。生料制备系统由原料配料和生料粉磨组成，用于生产合格的生料。粉磨过的生料由提升机经库顶空气输送斜槽送入生料均化库。来自均化库的生料通过气力提升泵输送到旋风式预热器内，通过五级预热器的负压作用使物料充分预热后进入回转窑进行煅烧。窑头烧成系统由喂媒系统和熟料生成系统组成。原煤由煤磨磨制成煤粉后存储在煤粉仓中，通过流量计由煤风机和

6、净风机将煤粉和空气的混合物向窑头喂煤。经过煅烧和化学反应的生料在窑头形成球状熟料。球状熟料经窑头罩进入单筒冷却机冷却后由链式输送机送到熟料磨进行粉磨，然后由提升机入熟料库。最后成品包装系统将散装库中不同型号的水泥通过[4]包装机包装成成品。该系统的主要设备包括：螺旋给料机、各种风机、增湿塔、窑主电机、各种调节阀和变频器，还有众多的智能检测仪器。设备布局比较分散，因此应该选用能够远距离传输的集散控制系统。生产过程的关键部分生料均化系统、窑尾烧成系统和窑头烧成系统采用了自动化控制，由操作员在中控室集中进行操作和监控。2系统硬件设计图2系统硬件结构图系统硬件结构如图2所示，该系统的硬件设计方案采

7、用层次化结构，将整个系统自下而上分为三个层次：现场设备层、过程控制层、集中操作监视层。每个层次在结构上又是横向分散的，具有良好的可扩展性。每层在设计上是独立的他们通过数据网络构成一个有机的整体。2.1现场设备层该系统的现场设备大部分位于烧成系统和均化库附近。模拟量设备包含压力变送器、流量变送器、电流变送器、以及测量转速和检测其他信号的一次仪表。它们将不同的物理量变换为标准的电信号送到过程控制站，同时接收PLC发出的控制信