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水泥窑头生产线控制系统研究

刘冰  
【摘要】:随着世界各地水泥厂日益增大的生产规模,愈加复杂的生产工艺,以及显著提高的产品质量,水泥生产线对工业控制系统的要求也越来越高,传统的集散型控制系统DCS已经适应不了现代化的控制要求。在这种形势下,本文所研究的基于窑头生产线的控制系统选用了西门子公司的S7-400系列PLC和集成了CEMAT软件包的SIMATIC PCS7产品。 本文的研究对象是基于窑头生产工艺的PCS7控制系统,包括控制系统的网络结构的分析与实现、硬件组态、网络组态、CFC组态和WinCC画面组态的方法以及工艺过程的自动控制方法。具体分析如下: 1.本文研究了窑头控制系统的三层网络结构,包括现场设备层,过程控制层和操作管理层。具体来说,在硬件组态过程中,系统选用了西门子产品中最高端的S7-400系列PLC,不但满足了整条水泥生产线控制点数多达一万余点(开关量约占总I/O点数的85%左右)的控制需求,而且充分发挥了PLC在开关量控制方面的优越性。在网络组态方面,系统选用工业以太网与Profibus-DP现场总线相结合的方式来实现从操作管理层到现场设备层的网络通信。 2.本文研究了基于窑头生产工艺的自动控制方法,依据工艺来划分,工艺控制方法的研究可分为两部分,即窑头煅烧工艺的控制方法和窑头冷却工艺的控制方法,它们是PCS7系统设计的主体内容。因为工艺控制方法的设计思路是进行CFC组态的依据,而整条生产线的控制方式和关键工艺参数的范围选择都是通过CFC组态来实现的。 3.本文研究了基于窑头煅烧工艺的窑头一次风量的参数选定、窑头负压的控制方式、窑内烧成温度的控制方法和基于窑头冷却工艺的二次风温度的控制方式、熟料出蓖冷机的温度控制方式、进入窑头收尘器的废气温度控制方式。 具体来说,窑头负压的控制通过调节废气风机的转速和相应的阀门开度而实现,以使其数值稳定在工艺要求范围内;二次风温度的控制主要通过调节蓖速来实现,根据现场经验以及对试验数据的分析,系统对蓖速采取了分级控制方式,以使蓖床上的物料受热均匀,并得到温度适宜的二次风。另外,本文还研究了窑头一次风量、窑内烧成温度、废气温度等工艺参数的控制方法,以保证生产线稳定运行。


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