水泥回轉(zhuǎn)窯計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)的實(shí)施方案
1、系統(tǒng)概述
水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的自動化控制是水泥旋窯生產(chǎn)線不可缺少的關(guān)鍵組成部分，作為一個應(yīng)用于現(xiàn)代化水泥廠的工業(yè)計(jì)算機(jī)自動化控制系統(tǒng)，它應(yīng)該是覆蓋了從水泥廠的全線生產(chǎn)過程控制和整個水泥廠生產(chǎn)管理的一個大系統(tǒng)。本系統(tǒng)就是從這個設(shè)計(jì)思想出發(fā)，采用目前先進(jìn)的plc和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)---客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)組成了一個完整地計(jì)算機(jī)生產(chǎn)控制、管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，采用server/client(服務(wù)器/客戶機(jī))結(jié)構(gòu)，通過開放性的100m高速以太局域網(wǎng)及tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 互聯(lián)。服務(wù)器通過profibus協(xié)議完成對外場設(shè)備所有采集數(shù)據(jù)信息的登錄及處理，系統(tǒng)控制程序及數(shù)據(jù)的輸出，并負(fù)責(zé)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和管理?？蛻魴C(jī)基于服務(wù)器的數(shù)據(jù)按分配功能進(jìn)行不同內(nèi)容的監(jiān)控操作，所有的客戶機(jī)均可互為備用。該方案具有可靠性、方便性和靈活性，還可以 在運(yùn)行過程中的程序再開發(fā)。由于數(shù)據(jù)的集中采集和管理，減少了數(shù)據(jù)流動環(huán)節(jié)，從而減低了開發(fā)與維護(hù)成本。靈活的互備方式更將系統(tǒng)的操作管理及維護(hù) 降低至 程度。
2、配置簡介
根據(jù)不同水泥廠的工藝流程和特點(diǎn)，以及各車間的具體位置，共設(shè)若干個現(xiàn)場控制站、若干個操作員站、一個工程師站，以 從原料進(jìn)廠到成品水泥出廠的計(jì)算機(jī)控制。
現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理；根據(jù)控制程序來實(shí)施實(shí)時的過程量的控制；進(jìn)行設(shè)備監(jiān)視和系統(tǒng)的測試與診斷。現(xiàn)場控制站主要含以下內(nèi)容：原料制備和石灰石預(yù)均化；生料粉磨；生料配料；廢氣處理；窯尾分解；筒體溫度掃描；燒成窯頭控制；窯頭看火；煤磨控制；熟料配料；水泥粉磨和輸送；等等。根據(jù)具體情況由它們組成若干個現(xiàn)場控制站。
操作員工作站全廠設(shè)若干套操作員站，它是對全生產(chǎn)線工況進(jìn)行監(jiān)視、控制及操作的人機(jī)接口，主要完成數(shù)據(jù)、圖形及狀態(tài)的顯示，歷史數(shù)據(jù)的存檔，故障記錄，故障狀態(tài)顯示，報表打印以及工藝設(shè)備選擇，電機(jī)成組或單機(jī)的啟動、停車、急停、復(fù)位和數(shù)據(jù)給定等控制操作。各個操作員工作站可以互為備用。
工程師站系統(tǒng)配置一臺工程師站，可隨時隨地調(diào)用、查看整個生產(chǎn)過程的設(shè)備運(yùn)行情況和操作情況。例如，物耗、煤耗、產(chǎn)量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、各種不同類型的趨勢圖表、生產(chǎn)和系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)。也可用來開發(fā)編制操作員工作站的工程應(yīng)用軟件，并可兼有操作員站的功能。
系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件由下位編程軟件step5，上位監(jiān)控軟件（wincc，cimpliciti等），網(wǎng)絡(luò)通訊軟件，應(yīng)用軟件等組成。
3、一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置
4、服務(wù)器技術(shù)優(yōu)越性
①數(shù)據(jù)庫生成、編輯和管理功能：為整個控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息、圖像信息、實(shí)時的和歷史的控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)信息、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行和管理信息等提供生成、存儲、處理和管理功能，建立相應(yīng)的各種專用數(shù)據(jù)庫。
②計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)管理功能：維持整個局域網(wǎng)的正常運(yùn)行，管理網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)操作和網(wǎng)絡(luò)通信， 系統(tǒng)資源共享，提供網(wǎng)絡(luò)測試和故障報警、告警功能。
③數(shù)據(jù)采集和存儲：通過控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完成采集實(shí)時數(shù)據(jù)、并分類存儲。
④日常數(shù)據(jù)管理：對采集到的原始數(shù)據(jù)和計(jì)算得出的參數(shù)，進(jìn)行分類存儲并完成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)工作；自動做出各日報表、周報表、月報表、季報表和年報表等；并能按照管理的要求，做出不同形式的用于不同要求的統(tǒng)計(jì)報表。⑤網(wǎng)絡(luò)安全功能：為確保數(shù)據(jù)安全，防止對數(shù)據(jù)的非法訪問，設(shè)立分級數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)加密、訪問口令、對不同的管理人員開放不同的數(shù)據(jù)范圍和操作許可的方法，保證數(shù)據(jù)的安全可靠。
⑥對接口設(shè)備的管理功能：負(fù)責(zé)對各接口設(shè)備的工作狀態(tài)檢測、測試和管理，定時或在人工命令下啟動接口設(shè)備自檢，并將測試結(jié)果報告管理人員，在異常狀態(tài)時發(fā)出告警。
高速以太網(wǎng) 監(jiān)控系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡(luò)采用100m交互式高速以太網(wǎng)，充分保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換、傳遞及處理的實(shí)時性和可靠性。同時保證了本系統(tǒng)與外界連接的高速性、開放性和便利性。
plcplc(programmablelogiccontroller)在當(dāng)今的工業(yè)界得到了全面的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)高可靠性計(jì)算機(jī)程序控制系統(tǒng)的代名詞。plc適合于各種惡劣環(huán)境，不僅能 復(fù)雜的邏輯、數(shù)字控制，而且在過程控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域內(nèi)也日益成為人們的 選擇對象。在眾多的plc當(dāng)中，如何選型取決于實(shí)際的應(yīng)用需要。一般的小規(guī)模普通應(yīng)用不需特別考慮，幾乎所有的plc都能勝任。大規(guī)模或特殊的應(yīng)用場合就可以分出plc的高下了。水泥廠特點(diǎn)是距離長、規(guī)模大、站點(diǎn)多、通訊對象多。siemenss7系列plc恰恰適合于這樣的應(yīng)用需求，其強(qiáng)大的通訊能力、高速靈活的網(wǎng)絡(luò)體系、領(lǐng)導(dǎo)潮流的開放式profibus現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)令眾多的plc難以與之匹敵。本方案主要采用具有很高性價比的simatics7-300plc，其主要特點(diǎn)是：
①模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。且模塊小型化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于 分布、易于擴(kuò)展、導(dǎo)軌式安裝，便于維護(hù)。
②高電磁兼容性和強(qiáng)抗震動、沖擊性，使其具有 的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。
③功能強(qiáng)大。多種不同的cpu可供選擇，以適用于不同的需要；提供有各種類型的i/o模塊、功能模塊、通訊模塊；程序運(yùn)算速度快，一個指令處理時間只有0.3s;運(yùn)算指令豐富，強(qiáng)有力的程序處理能力；具有完善的自診斷功能。
④通訊能力強(qiáng)。具有多種不同的通訊接口，包括點(diǎn)對點(diǎn)、多點(diǎn)連接、profibus現(xiàn)場總線連接及工業(yè)以太網(wǎng)連接等。通訊協(xié)議的多樣化，及具有的自定義功能使得各種通訊類型的應(yīng)用成為可能，為應(yīng)用系統(tǒng)的整合與集成提供了非常好的條件。
⑤所有plc系統(tǒng)的配置，包括通訊的配置，及組態(tài)、編程、調(diào)試、維護(hù)、管理等均集成在step7軟件中，統(tǒng)一的界面、全局的數(shù)據(jù)管理、方便的操作等為用戶創(chuàng)造了良好的環(huán)境。4.4profibus現(xiàn)場總線profibus是當(dāng)今世界上工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用得最廣泛、也是最成熟的現(xiàn)場總線，它原是歐洲標(biāo)準(zhǔn)(en50170),現(xiàn)已成為現(xiàn)場總線 之一。采用現(xiàn)場總線使分布式現(xiàn)場控制成為可能。其優(yōu)點(diǎn)是開放式、全數(shù)字化、雙向、多變量通信，控制系統(tǒng)及控制功能分散，便于組成大型的開放式控制系統(tǒng)，系統(tǒng) 降低、系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)簡單、節(jié)約大量的電纜管線、方便操作和管理。因此，現(xiàn)場總線一出現(xiàn)，就被認(rèn)為是控制新時代開始的標(biāo)志。本方案采用profibus協(xié)議，以適用于多個plc間的連接及數(shù)據(jù)的自由交換。其主要特點(diǎn)有：
①速度快。傳輸速率可達(dá)12mbps。因此信號的采集和輸出具有很高的響應(yīng)速度。②通訊距離長。電氣連接 距離可達(dá)9.6公里，采用光纜可達(dá)90公里。
③傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。當(dāng)采用光纜連接時可以采用雙纜將網(wǎng)絡(luò)連成環(huán)形，構(gòu)成冗余網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)某處一根線斷開或兩根線同時斷開時，網(wǎng)絡(luò)將自動構(gòu)建新的連接方式，以保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍能維持正常的運(yùn)行。④同時支持主-主令牌訪問及主-從通訊方式，令網(wǎng)絡(luò)有更大的靈活性，并連接更多的站點(diǎn)。
⑤開放性系統(tǒng)。獲得為數(shù)眾多的第三方廠家的支持，可供選擇的連接設(shè)備品種更多，更加方便。
全廠自動化控制系統(tǒng)組成在工業(yè)計(jì)算機(jī)自動化控制系統(tǒng)中，一切緊緊圍繞回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)控制管理這個中心，將回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的所有工藝段都納入該系統(tǒng)的控制管理范圍，可完成對所有生產(chǎn)及檢測設(shè)備的控制和管理， 全線的自動化。水泥生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)原料控制系統(tǒng)原料計(jì)量與均化系統(tǒng)生料配料及計(jì)量系統(tǒng)生料質(zhì)量控制系統(tǒng)生料磨控制系統(tǒng)生粉均化控制系統(tǒng)生粉入窯控制及計(jì)量系統(tǒng)燒成控制系統(tǒng)三級旋風(fēng)預(yù)熱控制系統(tǒng)窯外分解控制系統(tǒng)電收塵控制系統(tǒng)窯體監(jiān)測和控制系統(tǒng)看火工業(yè)電視系統(tǒng)燒成筒體掃描系統(tǒng)煤設(shè)備控制系統(tǒng)熟料冷卻及破碎控制系統(tǒng)熟料輸送控制及計(jì)量系統(tǒng)水泥控制系統(tǒng)熟料配料控制系統(tǒng)熟料磨控制系統(tǒng)水泥包裝及計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)。
