低成本DCS在水泥廠過程自動化的應用
近年來隨著計算機技術的發展，計算機技術在水泥工業生產過程中被廣泛使用，目前我國新建或改造的大中型水泥生產線很多采用了DCS 系統，但還有很多中小規模的水泥企業仍處于自動化水平相對滯后的階段，仍使用傳統儀表甚至靠人工進行監控．這對提高產品質量和產量，節能降耗，加強企業競爭力來說都是不利因素，而大型的ＤＣＳ系統的成本相對較高，一般企業技改也無法接受。針對這些問題，我們開發設計了一套低成本DCS系統，并在我公司實施。
由于我公司的現場環境惡劣，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計算機以及相應的Ｉ／Ｏ設備來完成。
一、系統構成
如圖1所示,系統按水泥生產工藝過程要求分為5大功能子系統。
1、 生料磨監控管理系統：
2、 立窯煅燒過程監控管理系統：
3、 水泥磨監控管理系統。
4、 轉窯監控管理系統
5、 全廠配電設備運行、用電監控管理系統
圖1 水泥廠生產過程自動化系統構成
其中生料磨子系統和水泥磨子系統均能實現全線自動開停機及對磨機的軸承供油系統和主設備的溫度、電流進行
監控管理。并根據各參數變化進行優化計算和調節。
立窯子系統包括立窯生產線的設備開停監測，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。
轉窯子系統實現濕法磨、煤磨的聯鎖控制，同時，使轉窯生產線的設備、產量、能耗均處于監控狀態，并部分實現自動控制。
配電子系統主要監測全廠各配電房的變壓器和各大主機的運行情況并記錄。
各子系統均通過Ethernet與公司現有的管理網絡聯接，將數據整理后放在網上供公司管理部門調用。
二、子系統構成
為簡明起見,我們僅以立窯系統為例做介紹。
1、 立窯子系統原理
如圖2所示，立窯子系統共分車間管理級、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，使成球保持在一個穩定的范圍內。
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作參數調整。
車間控制室的IPC 主要完成整個系統數據的優化計算、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 發送到下位輸出模塊控制執行機構動作。
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、系統軟件：
由于系統的要求復雜，既要求有良好的人機界面，又要能實時監測控制，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立窯子系統原理圖
程中大量使用ActiveX 控件技術，使得開發周期大大縮短。
在牛頓-7188 上我們利用威達公司提供的庫文件，用
由于我公司的現場環境惡劣，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計算機以及相應的Ｉ／Ｏ設備來完成。
一、系統構成
如圖1所示,系統按水泥生產工藝過程要求分為5大功能子系統。
1、 生料磨監控管理系統：
2、 立窯煅燒過程監控管理系統：
3、 水泥磨監控管理系統。
4、 轉窯監控管理系統
5、 全廠配電設備運行、用電監控管理系統
圖1 水泥廠生產過程自動化系統構成
其中生料磨子系統和水泥磨子系統均能實現全線自動開停機及對磨機的軸承供油系統和主設備的溫度、電流進行
監控管理。并根據各參數變化進行優化計算和調節。
立窯子系統包括立窯生產線的設備開停監測，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。
轉窯子系統實現濕法磨、煤磨的聯鎖控制，同時，使轉窯生產線的設備、產量、能耗均處于監控狀態，并部分實現自動控制。
配電子系統主要監測全廠各配電房的變壓器和各大主機的運行情況并記錄。
各子系統均通過Ethernet與公司現有的管理網絡聯接，將數據整理后放在網上供公司管理部門調用。
二、子系統構成
為簡明起見,我們僅以立窯系統為例做介紹。
1、 立窯子系統原理
如圖2所示，立窯子系統共分車間管理級、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，使成球保持在一個穩定的范圍內。
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作參數調整。
車間控制室的IPC 主要完成整個系統數據的優化計算、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 發送到下位輸出模塊控制執行機構動作。
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、系統軟件：
由于系統的要求復雜，既要求有良好的人機界面，又要能實時監測控制，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立窯子系統原理圖
程中大量使用ActiveX 控件技術，使得開發周期大大縮短。
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，經過對系統完善，到99年已經在5條生產線上使用了此系統，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，系統所有模塊只需用一條通訊線即可聯結，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，使系統的可靠性強，數據高速 I/O成為可
能，軟件開發也比較容易。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,在立窯系統完成后,我們相繼在其他子系統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） 編輯：gaoh
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投稿：news@ccement.com
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