我國是水泥生產(chǎn)大國，最近幾年連續呈現出供需兩旺的高速增長(cháng)勢頭，為國民經(jīng)濟持續、快速發(fā)展做出了重要貢獻。國家經(jīng)貿委在行業(yè)十五規劃中提出“生產(chǎn)設備趨向大型化，生產(chǎn)過(guò)程向自動(dòng)化和智能化發(fā)展，注重規模效益和節能降耗”將成為水泥行業(yè)國際發(fā)展趨勢。

    優(yōu)秀的自動(dòng)控制系統對于水泥行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，以和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC為主的水泥熟料生產(chǎn)控制系統，實(shí)現了對水泥廠(chǎng)工藝過(guò)程及生產(chǎn)設備的監測與自動(dòng)控制。該系統性能穩定、功能齊全、性?xún)r(jià)比高、擴展靈活，大大提高了水泥生產(chǎn)效率和穩定性。

    工藝簡(jiǎn)介

    水泥生產(chǎn)的工藝過(guò)程，通?？梢院?jiǎn)要地概括為“兩磨一燒”，即首先將原料粉磨成生料，然后經(jīng)過(guò)煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。

        

    原料粉磨：砂巖庫、石灰石庫、鋼渣庫、粉煤灰庫中物料經(jīng)過(guò)定比配料系統混合成原料粉，傳送系統將原料粉傳送進(jìn)生料磨機進(jìn)行生料制備，制備好的生料進(jìn)均化庫。
 
    熟料煅燒：均化庫里的生料通過(guò)定量給料機將生料送進(jìn)預熱器預熱后進(jìn)回轉窯系統煅燒成熟料。

    水泥粉磨：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥。

    系統設計

    根據水泥生產(chǎn)的工藝要求及現場(chǎng)情況，整個(gè)系統由2臺監控計算機、1個(gè)工程師站和4個(gè)現場(chǎng)控制站組成。全廠(chǎng)控制系統的主干網(wǎng)絡(luò )采用100M環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)。

    監控計算機

    主要功能是動(dòng)態(tài)控制流程圖、動(dòng)態(tài)趨勢圖；設備起停及控制回路操作、參數修改；實(shí)時(shí)報警及打??；報表、歷史數據記錄、顯示和打印等。它通過(guò)計算機屏幕將組態(tài)的信息以文本、畫(huà)面、報警等多種形式呈現給管理人員。操作員可通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標器作為輸入端完成生產(chǎn)線(xiàn)的控制，進(jìn)行各種組態(tài)以及控制參數的設定、畫(huà)面的調用、設備的啟動(dòng)和停止操作等。

    現場(chǎng)控制站

    主要控制功能是：順序控制、模擬控制、邏輯控制、I/O監視。全廠(chǎng)4個(gè)LK PLC現場(chǎng)控制站分布在生料磨、窯尾、窯頭和水泥磨控制室內，所有過(guò)程站及PROFIBUS-DP從站的過(guò)程控制信息由工業(yè)以太網(wǎng)送往中控室，在中控室實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的模擬控制和邏輯控制。

       

                                  圖1 系統網(wǎng)絡(luò )結構圖

    工藝流程控制

    根據水泥生產(chǎn)的工藝流程，控制系統可以分為以下幾個(gè)相對獨立且相互聯(lián)系的部分，各部分控制功能如下：

                           

    1.生料粉磨

    生料配料調速皮帶秤定量給料的自動(dòng)控制。

    生料磨機負荷與產(chǎn)量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    生料磨機出口風(fēng)溫與入口冷熱風(fēng)閥的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    各分組設備的解/聯(lián)鎖啟?？刂萍氨Ｗo。

    2.燒成窯尾

    生料均化庫定時(shí)充氣和卸料自動(dòng)控制。

    料稱(chēng)重倉重量與均化庫底卸料的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    增濕塔出口溫度與噴水量（或回水量）的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    窯尾預熱器的自動(dòng)定時(shí)吹堵和堵料預報警。

    分解爐出口溫度與窯尾給煤量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    各分組設備的解/聯(lián)鎖啟?？刂萍氨Ｗo。

    3.燒成窯頭

    窯頭罩壓力與窯頭排風(fēng)機轉速（或排風(fēng)閥開(kāi)度）的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    篦冷機一室篦下壓力與篦速的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    篦冷機灰斗卸料的手自動(dòng)控制。

    各分組設備的解/聯(lián)鎖啟?？刂萍氨Ｗo。

    4.水泥粉磨

    水泥配料調速皮帶秤定量給料的自動(dòng)控制

    水泥磨機負荷（球磨機）與產(chǎn)量的閉環(huán)自動(dòng)控制。

    輥壓機的啟?？刂萍氨Ｗo。

    各分組設備的解/聯(lián)鎖啟?？刂萍氨Ｗo。

    各稀油站的啟?？刂萍氨Ｗo。

    系統特點(diǎn)

    1.順序控制與過(guò)程控制相結合

    水泥生產(chǎn)工藝設備單機容量大、生產(chǎn)連續性強、對快速性和協(xié)調性要求高，同時(shí)又有很多的模擬量處理和回路的PID調節。LK大型PLC充分融合了PLC和DCS的特點(diǎn)，完全能滿(mǎn)足順序控制和過(guò)程控制的要求。相比DCS系統，具有更高的性?xún)r(jià)比。

    2.系統采用冗余結構，安全性高

    系統采用操作員站（服務(wù)器）冗余、網(wǎng)絡(luò )冗余（所有的通訊網(wǎng)絡(luò )均為冗余的100M的光纖網(wǎng)）、現場(chǎng)控制站的CPU冗余以及電源冗余的冗余結構設計，大大地提高了系統的安全性。

    3.抗干擾能力強

    水泥廠(chǎng)大量應用變頻器等強干擾源。LK大型PLC內部電路實(shí)現了良好的電磁屏蔽。同時(shí)輸入輸出通道采用了通道隔離、數模隔離、光電隔離等措施，有效地保證了系統的可靠運行。

    4.開(kāi)放的系統

    水泥生產(chǎn)現場(chǎng)設備種類(lèi)繁多，各設備供應商所提供的通信協(xié)議也千差萬(wàn)別，LK大型PLC采用了目前應用最廣泛和開(kāi)放性最好的工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，系統軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，另外系統還支持Modbus/TCP協(xié)議、Modbus RTU協(xié)議、自由口協(xié)議等多種接口形式，可以十分方便地進(jìn)行系統擴展。