DCS控制技術(shù)在水泥生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

1、DCS控制技術(shù)在水泥生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用,電自09101 張義雄,摘要,以往的水泥生產(chǎn)線是以現(xiàn)場控制為主的，主要通過繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，無論在人力還是物力方面投資都是很大的，近年來由于自動化技術(shù)的快速發(fā)展，DCS控制技術(shù)在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，DCS系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線上的使用，使得水泥廠在人力和物力方面的投資大大減少，增加了效率，另外也降低了危險系數(shù)，員工安全得到有力的保障。本文主要敘述DCS系統(tǒng)在銅陵上峰水泥股份有限公司5000t/d生產(chǎn)線上的應(yīng)用。,1、緒論,隨著社會的快速發(fā)展，水泥建材需求不斷擴(kuò)大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，從高樓大廈到園林藝術(shù)，都需要水泥的澆筑。另外，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、、自動控制理論和通信技術(shù)的發(fā)展，DCS技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用，越來越深入。當(dāng)然在水泥行業(yè)也不例外，DCS控制系統(tǒng)也得到了很大的應(yīng)用。由于DCS的應(yīng)用，在人員方面減少了需求，提高了效率；在安全方面，由于不需要人親自到現(xiàn)場即可進(jìn)行對整個生產(chǎn)流水線的控制，大大提高了安全系數(shù)。 在論文中寫到了DCS的相關(guān)理論，并提到了水泥的部分知識。DCS控制技術(shù)與水泥生產(chǎn)工藝流程相結(jié)合，敘述了DCS控制技術(shù)在水泥生產(chǎn)工藝流程中的應(yīng)用，其中涉及到溫度控制、流量控制、壓力控制、轉(zhuǎn)速控制等。,2、DCS控制系統(tǒng)簡介,2.1 概述 2.1.1 DCS系統(tǒng)簡介 2.1.2 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 2.1.3 集散控

3、制系統(tǒng)的軟件技術(shù) 2.2 DCS控制技術(shù)的發(fā)展 2.3 水泥廠控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷,2.1概述,計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)，又稱計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System），簡稱DCS系統(tǒng)。他是一種綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、CRT技術(shù)，即4C技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程集中監(jiān)測、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)既不同于分散的儀表控制，又不同于集中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它克服了二者的缺陷而集中了二者的優(yōu)勢。與模擬儀表控制相比，它具有連接方便、采用軟連接的方法連接、容易更改、顯示方式靈活、顯示內(nèi)容多樣、數(shù)據(jù)存儲量大、占用空間少等優(yōu)點(diǎn)；與計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)相比，它

4、具有操作監(jiān)督方便、危險分散、功能分散等優(yōu)點(diǎn)。另外，集散控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了分散控制、分而自治，而且實(shí)現(xiàn)了集中管理、整體優(yōu)化，提高了生產(chǎn)自動化水平和管理水平，成為過程自動化和信息管理自動化相結(jié)合的管理與控制一體化的綜合集成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)組態(tài)靈活，通用性強(qiáng)，規(guī)?？纱罂尚。冗m用于中小型控制系統(tǒng)，也適用于大型控制系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：自治性，協(xié)調(diào)性，在線性和實(shí)時性，適應(yīng)性、靈活性和可擴(kuò)充性，系統(tǒng)組態(tài)靈活方便。,2.1.1 DCS系統(tǒng)簡介,集散控制系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；拖盗谢脑O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作、管理，分散控制。其體系結(jié)構(gòu)從垂直方向可分為三級： （1）分散過程控制級 分散過程控制級

5、直接面向生產(chǎn)過程，是集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、回路調(diào)節(jié)控制和順序控制等功能，能獨(dú)立完成對生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。 構(gòu)成這一級的主要裝置有： （a）現(xiàn)場控制站（工業(yè)控制機(jī)）； （b）可編程控制器PLC； （c）智能調(diào)節(jié)器； （d）其他測量裝置。,（2）集中操作監(jiān)控級 這一級以操作監(jiān)視為主要任務(wù)，兼有部分管理功能。這一級主要設(shè)備包括：（a）監(jiān)控計(jì)算機(jī)：即上位機(jī)，綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各工作站，具有多輸入多輸出控制功能，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制或最優(yōu)管理。（b）工程師操作站：主要用于系統(tǒng)的組態(tài)、維護(hù)和操作。（c）操作員操作站：主要用于對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和操作。（3）綜合信息管理級 這一級

6、有管理計(jì)算機(jī)、辦公自動化軟件、工廠自動化服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)整個企業(yè)的綜合信息管理。綜合信息管理主要包括生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理。（4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 通信控制系統(tǒng)將集散控制系統(tǒng)的各分布部分連接一起，完成各種數(shù)據(jù)、指令及其他信息的傳遞。,集散控制系統(tǒng)示意圖,2.1.2 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),（1）分散過程控制級 分散控制級主要由各種測控裝置組成，常用的有現(xiàn)場控制站、可編程控制器PLC、智能調(diào)節(jié)器。 （2）集中操作監(jiān)控級 由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、操作員工作站和工程師工作站等組成，硬件主要由操作臺、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、鍵盤、圖形顯示設(shè)備、打印機(jī)等組成。 （3）綜合信息管理級 這一級主要執(zhí)行生產(chǎn)管理和 經(jīng)營管理功能。主要

7、由管理計(jì)算機(jī)、辦公自動化服務(wù)系統(tǒng)、工廠自動化服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成。 （4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)中各級的通信設(shè)備是通過通信網(wǎng)絡(luò)互連，并進(jìn)行相互通信的，已達(dá)到既自治又相互協(xié)調(diào)工作。主要組成有：通信介質(zhì)等。,2.1.3 集散控制系統(tǒng)的軟件技術(shù),（1）控制軟件：實(shí)現(xiàn)分散過程控制級的過程控制設(shè)備具有的數(shù)據(jù)采集、控制輸出、自動控制和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。 （2）操作軟件：完成實(shí)時數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)存儲和管理、控制回路調(diào)節(jié)和顯示、生產(chǎn)工藝流程畫面顯示、系統(tǒng)狀態(tài)、趨勢顯示以及產(chǎn)生記錄的打印和管理等功能。 （3）組態(tài)軟件：包括畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)、報表組態(tài)、控制回路組態(tài)等。,DCS結(jié)構(gòu)示意圖,3.1 DCS控制技術(shù)在工藝

8、中的應(yīng)用,3.1.1 轉(zhuǎn)速控制 一般系統(tǒng)流程主要是在粘土倉下布置板喂機(jī),然后接皮帶秤,通過皮帶秤的計(jì)量來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確配料。 皮帶秤的控制機(jī)理：皮帶秤上裝有一個壓力傳感器，當(dāng)有物料通過秤面時，電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機(jī)架上，當(dāng)物料經(jīng)過時，計(jì)量托輥檢測到皮帶機(jī)上的物料重量通過杠桿作用于稱重傳感器，產(chǎn)生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。速度傳感器直接連在大直徑測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運(yùn)動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運(yùn)算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。當(dāng)通過皮帶上的物料的重量大于給定值時，則通過調(diào)節(jié)器降低轉(zhuǎn)速，以

9、達(dá)到適當(dāng)?shù)倪\(yùn)料量；反之，則增加轉(zhuǎn)速。,DCS控制技術(shù)在工藝中的應(yīng)用,3.1.2 溫度控制 在水泥的生產(chǎn)工藝過程中，溫度控制是至關(guān)重要的，不僅僅是在窯體內(nèi)的溫度控制還有油站的溫度控制。如立磨主電機(jī)的溫度控制，立磨軸承在轉(zhuǎn)動是會產(chǎn)生高溫，若不及時降溫，將會造成嚴(yán)重后果。油站的作用是為其供油，達(dá)到降溫作用，還可以達(dá)到潤滑的作用。 在自動控制系統(tǒng)中，溫度設(shè)定值可根據(jù)現(xiàn)場的特殊情況自行修。如控制線路故障，會致使循環(huán)式冷卻系統(tǒng)不能正常開啟，這是需手動開啟。,3.2 生料粉磨中的過程控制,1、磨機(jī)負(fù)荷控制。 2、磨機(jī)溫度控制。 3、壓力控制。 4、系統(tǒng)設(shè)備啟動程序控制。,1、磨機(jī)負(fù)荷控制 負(fù)荷自控系統(tǒng)通常采用的調(diào)節(jié)方法一是設(shè)置一個入磨常數(shù)，穩(wěn)態(tài)下的選粉機(jī)入磨量加新喂料量與之相等；二是以提升機(jī)功率或者磨機(jī)電流信號分別作為主控或監(jiān)控信號實(shí)時調(diào)節(jié)；三是以選粉機(jī)回灰、提升功率、電流等信號進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析控制或者極值控制。 2、磨機(jī)溫度控制 根據(jù)入料和成品的水分要求，烘干粉磨系統(tǒng)溫度可通風(fēng)機(jī)風(fēng)口開度調(diào)節(jié)入磨熱風(fēng)量，也可通過熱風(fēng)入口管道上的冷風(fēng)閥調(diào)節(jié)入磨溫度對于利用選粉機(jī)等設(shè)備同時進(jìn)行烘干的粉磨系統(tǒng)上述調(diào)節(jié)熱風(fēng)進(jìn)入量和滲入冷風(fēng)改變?nèi)肽ワL(fēng)溫的兩種方法也為適用，對此生產(chǎn)的控制大多采用單回路自動控制系統(tǒng)。,3、壓力控制 壓力控制可檢測并及時調(diào)節(jié)磨機(jī)的通風(fēng)。磨內(nèi)的工作