1.1設計目標

基于“集中管理，分散控制”的模式，數(shù)字化、信息化工程的思想，著眼于企業(yè)“管控一體化”信息系統(tǒng)的建設，建立一個先進、可靠、高效、安全且便于進一步擴充的集過程控制、監(jiān)視、管理于一體并且具備良好開放性的監(jiān)控系統(tǒng)，完成對整個工藝過程及全部生產(chǎn)設備的監(jiān)測與自動控制。

1.2項目概述

本項目是天鐵石礦回轉(zhuǎn)窯工程，本工程分二期建設，一期工程建設1座600t/d回轉(zhuǎn)窯(于2006年11月投產(chǎn))，二期再建設1座600t /d回轉(zhuǎn)窯(于2008年5月投產(chǎn))，但相應的輔助設施按2座窯規(guī)模一次建成。其工藝是將運來的石灰石原料送入貯倉，貯倉中的石灰石經(jīng)倉下的振動給料機給出，經(jīng)帶式輸送機轉(zhuǎn)運后送至篩分樓篩分，>18mm的篩上料經(jīng)帶式輸送機送入回轉(zhuǎn)窯中煅燒;而<18mm的篩下料進入貯槽暫存后再經(jīng)汽車運出。

篩上料由帶式輸送機送入預熱器頂部料倉，然后由溜料管將石灰石(白云石)分布到豎式預熱器內(nèi)預熱，經(jīng)過預熱的物料由液壓推桿推出，經(jīng)轉(zhuǎn)運溜槽進入回轉(zhuǎn)窯中，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)過焙燒分解，熱煙氣進入預熱器。煙氣在預熱石灰石后經(jīng)過帶式除塵器除塵后由除塵風機排入大氣。焙燒好的石灰石進入豎式冷卻器，冷卻器的底部送入冷空氣冷卻，通過振動給料機排出至集料斗。冷空氣在冷卻器內(nèi)冷卻物料的同時被加熱，經(jīng)窯頭罩進入窯內(nèi)，作為燃料燃燒的二次空氣，回轉(zhuǎn)窯采用煤氣為燃料。

出窯后的石灰經(jīng)帶式輸送機送入成品倉上的振動篩篩分，<3mm的篩下料進入碎石灰料倉裝入汽車后外運，而>3mm的篩上料經(jīng)帶式輸送機分別送入石灰貯倉。

窯體裝置和輔助設備的運行與監(jiān)視將在控制室中實現(xiàn)完全自動化控制，通過人機界面實現(xiàn)電氣設備的起動和停止、儀表參數(shù)監(jiān)測，被控參數(shù)的閉環(huán)調(diào)節(jié)、控制系統(tǒng)報警和生產(chǎn)過程報警以及數(shù)據(jù)歸檔等功能，使整個回轉(zhuǎn)窯能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的自動化和管理的自動化，大大減少工人的勞動強度，提高企業(yè)的自動化水平，提高了生產(chǎn)率，并合理的節(jié)省了能源。

二.系統(tǒng)組成

2.1PLC控制系統(tǒng)

為了保證整個系統(tǒng)安全可靠和生產(chǎn)的連續(xù)性，提高自動化水平，適應回轉(zhuǎn)窯工藝要求，并且從該系統(tǒng)I/O測點較多等方面考慮到系統(tǒng)對設備的硬件條件要求較高以及以往的使用情況，我們采用以西門子S7-400PLC為核心的集中和分散相結合的計算機控制系統(tǒng)，由中央控制室、現(xiàn)場PLC控制站、遠程I/O站組成。

☆中央控制室：設監(jiān)控計算機、打印機等，負責對整個回轉(zhuǎn)窯工藝參數(shù)、電氣參數(shù)和設備運行狀態(tài)進行監(jiān)控、管理、歷史數(shù)據(jù)存儲以及報表打印;另外還設一臺網(wǎng)關服務器，負責工控網(wǎng)絡和企業(yè)內(nèi)部管理網(wǎng)絡之間的訪問控制;

☆現(xiàn)場PLC控制站：由帶DP接口CPU模塊(CPU414和CPU416)、以太網(wǎng)模塊(CP443-1)和I/O模塊組成，通過高速、實時的工業(yè)以太網(wǎng)與中央控制室進行通訊;

☆遠程I/O站：由DP從站接口模塊(IM153-1)、I/O模塊、電子皮帶秤和變頻器組成，通過Profibus-DP現(xiàn)場總線與現(xiàn)場PLC控制站進行數(shù)據(jù)通訊。

該回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)由三套(一期兩套、二期一套)西門子PLC的S7-400系統(tǒng)組成。一套S7-414和ET200M遠程站用于原料工段、循環(huán)水和空壓機站的控制，一套S7-416用于1#窯體和成品工段控制，一套S7-414用于2#窯體控制。主站CPU都放置在主場房內(nèi)，三套PLC系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位監(jiān)控系統(tǒng)通訊實現(xiàn)集中管理分散控制。

S7-400特點：

? 功能強大的PLC，適用于中高性能控制領域

? 解決方案滿足最復雜的任務要求

? 功能分級的CPU以及種類齊全的模板，總能為其自動化任務找到最佳的解決方案

? 實現(xiàn)分布式系統(tǒng)和擴展通訊能力都很簡便，組成系統(tǒng)靈活自如

? 用戶友好性強，操作簡單，免風扇設計

? 隨著應用的擴大，系統(tǒng)擴展無任何問題

ET200M站：

接口模塊IM153用于與PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的連接而組成分布式I/O系統(tǒng)，各種I/O模塊插入有源總線模塊內(nèi),可在線更換模塊，實現(xiàn)帶電插拔功能。各分站放置在相應的配電室內(nèi)，便于以后進行擴展，并且大大減少電纜和工程施工量。

PROFIBUS現(xiàn)場總線：

用于現(xiàn)場控制主站與現(xiàn)場遠程ET200M分站之間的數(shù)據(jù)通訊，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線，通訊速率為9.6K -12Mbps。

???用一根串行的數(shù)字總線替代傳統(tǒng)的并行24V 信號和 4...20 mA 模擬信號;

???通過一根雙芯屏蔽電纜連接中央控制器和現(xiàn)場設備;

???對于所有的設備，只需要一個通用的組態(tài)和工程工具 ;

???連接不同廠商的設備 ;

???開放的、不依賴于廠商的現(xiàn)場總線，并符合IEC 61158國際標準。

2. 2 上位監(jiān)控系統(tǒng)

上位機監(jiān)控系統(tǒng)設一臺工程師站和四臺操作員站，選用原裝研華工業(yè)控制計算機，每臺機器上裝有網(wǎng)絡通訊卡CP1613，它們各通過工業(yè)以太網(wǎng)與三套S7-400系統(tǒng)的通訊處理器CP443-1通訊口連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。

監(jiān)控組態(tài)軟件不僅有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)功能，而且有組態(tài)、開發(fā)和開放功能，是自動化系統(tǒng)集成中不可缺少的關鍵組成部分。我們在此監(jiān)控系統(tǒng)中采用西門子公司的WINCC6.0組態(tài)軟件，WINCC是Windows Control Conter(視窗控制中心)的簡稱，它運行于個人計算機環(huán)境，可以與多種自動化設備及控制軟件集成，用戶在其友好的界面下進行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)控畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設計周期，而且提高了工作效率。