中石石灰竖窑生产自动控制系统改造与实践

2018年6月
耐火与石灰
第43卷第3期
中石石灰竖窑生产自动控制
系统改造与实践
王成龙李庆云
(河北龙凤山炉料有限责任公司,怀来075400)
摘要:对石灰竖窑生产过程进行自动化改造,优化了生产工艺,实现了减员增效,达到了节能降耗、绿色生产的目的。

关键词:石灰竖窑;自动控制系统;技术创新
中图分类号:TQ175.653文献标识码:A文章编号:1673-7792(2018)03-0023-03 Improvement and practise of automatic control production
system of lime shaft kiln
Wang Chenglong Li Qingyun
(Hebei Longfengshan Charge Limited Liability Company,Huailai075400,China) Abstract:An automation renovation of production process was done in lime shaft kiln.The renovation improved the production process and increased the efficiency by downsizing staff and achieved the purposes of energy saving and green production.
Key words:Lime shaft kiln;Automatic control system;Technology innovation
收稿日期:2018-01-15
作者简介:王成龙(1970-),男,助理工程师
REFRACTORIES &LIME
Jun.2018Vol.43No.3
输。

1.4 石灰加工系统
将原灰输送至激振筛进行筛分,将筛上物输送
至块仓内,筛下物输送至立轴处进行破碎,块仓内原灰通过给料器输送至颚式破碎机进行破碎。

破碎后都通过地坑大皮带输送至提升机,由提升机将破碎后成品提升至成品筛,通过筛分送入成品仓外运。

2 控制系统硬件设计方案
系统硬件结构示于图
1。

图1 系统硬件结构图
1)本设计方案将竖窑生产自动化系统分为
1个主站,即主控室控制系统。

6个系统(混装系
统、天车系统、竖窑系统、出灰系统、破碎筛分系统、除尘系统)按照现系统自动化情况及就近区域划分为4个子站。

2)预估各站点I /O 点数(预留20%余量原则)。

3)主站与各子站之间距离相差较大,最大距离
不超过1000m,为确保通讯质量,本方案采用DP 总线通讯与以太网通讯两种相结合模式。

4)现场部分机旁箱不符合要求,对部分机旁箱
进行改造。

5)对新旧电缆线路进行改造,采用电缆沟或电
缆桥架敷设,做到整齐统一,减少电缆故障及事故率。

3 关键控制技术及创新点
3.1 软件控制思路
本次主站采用西门子S7-300系列PLC,控制站采用STEP7进行软件程序开发,操作站采用
WINCC 上位监控软件进行程序开发。

最终实现如下功能:
1)所有控制系统的设备启停、运行状态及工艺参数全部实现采集,设备启停控制连锁功能、报警连锁功能。

2)设备运行状态及工艺参数显示功能。

3)重点工序工艺流程图画面显示功能。

4)重点工艺数据历史趋势查询功能。

以上软件功能实现后,在主控室实现远程调控,
只需设置岗位人员2名,巡检工人1名,就可达到生产监控、调控的要求。

3.2 通讯方式与逻辑控制
1)主站与出灰鼓风系统之间采用DP 通讯,实现变频调速鼓风、出灰自动运行,详见图2。

2)对天车控制、破碎控制采用独立1200系列
PLC,通过以太网通讯控制,可保证在网络故障的情况下,设备正常运行。

破碎系统采用PID 自动反馈控制系统,采集灰粉提升机和立轴破碎机的电流信号,对其进行分析和预判。

根据情况适时对给料器电流进行干预,调节给料量,使破碎系统设备处于最佳匹配,达到最大化生产状态。

图2 变频调速鼓风、自动出灰逻辑控制图
3.3 天车远程自动控制
1)控制思路
天车系统原来由绕线式电动机驱动,通过人工
操作凸轮控制器利用转子串电阻调速方式控制。

改造为采用PLC 可编程控制技术和交流电机变频调速控制技术进行控制,以PLC 程序控制替代常规的继电器控制,电机调速方式由变频调速替换定子串电阻调速,并通过以太网与远程计算机连接进行控制,实现自动化、远程操作。

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2018年6月
第43卷第3期
耐火与石灰
2)功能实现
提升机构由电动机(YBZP225M-6/30KW)、制动器、电机风机及超载限制器、高度限制器等设备组成,采用变频调速控制形式,闭环矢量控制,上下均为四档逐级调速。

根据实际计算配置1台ABB ACS800(超重载45kW)变频器进行控制,通过电机编码器反馈及PLC逻辑运算,来实现料钟的起升及调速等功能。

提升机构设有上升和下降终端限位保护,一旦动作便迅速终止该运动方向的驱动。

系统还设有超负荷限制器保护,一旦超过负荷保护范围,提升机构将终止上升,只允许下降。

起升机构加装绝对值编码器,用来检测起升高度,从而达到下降距离精确控制,并设有零位安全联锁,用以实现零位保护、故障保护的动作联锁。

大车机构由两台电动机(YZD112M1-4/1.5KW)、制动器、行程限位器、光电开关等设备组成,也采用变频调速控制,左右均为四档逐级平滑调速,同时控制两台电机运行,以实现大车的启动平稳、零速抱闸、准确定位等作业工况。

大车机构设有左右终端限位保护,一旦动作便迅速终止该运动方向的驱动。

大车机构在距离车间窑口的相应位置还加装接近开关,用来检测大车行程距离,从而达到每一个区域精确控制。

3)控制系统
天车系统在中控制室进行集中控制,通过通讯电缆与起重机上远程PLC进行数据通讯,并设计WINCC组态图在工控机画面上,监视起重机上各机构限位开关的状态、各机构电机、制动器、电机风机的工作过程及信号采集。

系统通过内部程序控制,发出进料指令时,起重机自动运行到指定区域,同时吊钩进行卸料工作循环,当一个工作循环完成后,起重机自动回到起始状态位置。

4)WINCC组态安全监控系统
组态图画面能分别显示出各机构的运行状态,哪个机构不能正常工作,会以文字、图案形式及时反映出故障的原因,如变频器故障、制动器不工作、空气开关保护、限位动作、超载报警、风机过热等一系列故障原因,从而避免重大问题发生,方便维护人员解决问题,缩短维修时间,大大提高工作效率。

3.4视频监控情况及改造实施
按照改造要求视频监控系统分为3个部分:视频监控前端、传输部分和监控中心,能够把所有监控点的实时画面通过网络传输到监控室内的监视屏幕,且能同时显示所有画面(必须保证监控画面清晰),可以随时调用任何监控点的录像。

通过此视频监控系统,可以实现视频采集、压缩、传输、控制、存储、检索、回放、远程网络访问等诸多强大功能。

监控系统全部采用网络摄像机,视频、控制信号均采用标准网络接口,满足与其他控制系统集成的需要,即使系统扩容改造,也不影响本设计方案中的系统功能和效果。

4改造后运行效果
镁业公司中石节能竖窑生产自动化改造实施近一年来,设施运行稳定,发挥了竖窑最大生产潜能,提高窑体利用系数。

改造后上料、煅烧、出灰、破碎各工艺环节全部实现PLC自动化集中控制,并在主要生产部位安装视频监控,实现岗位无人化操作。

该自动化改造系统运行平稳,产品质量稳定,为公司开辟出了一个新的效益增长点,同时也符合国家绿色发展的产业政策,是企业实现可持续发展的必要之路。

杨杨编辑
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