工業(yè)一體機(jī)在水泥廠惡劣環(huán)境中的運(yùn)用介紹

近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在水泥工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛使用，目前在大陸興建或改造的大中型水泥生產(chǎn)時(shí)很多采用了DCS系統(tǒng)，但還有很多中小規(guī)模的水泥企業(yè)仍處于自動化水平相對滯后的階段，仍使用傳統(tǒng)儀表甚至靠人工進(jìn)行監(jiān)控，這對提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，節(jié)能降耗，加強(qiáng)個(gè)業(yè)竟?fàn)幜碚f都是不利因素，而大型的DCS系統(tǒng)的成本相對較高，一般企業(yè)技改也無法接受，針對這此問題，我們開發(fā)設(shè)計(jì)了一套低成體DCS系統(tǒng)，并在水泥公司實(shí)施。

由于公司的現(xiàn)場環(huán)境惡劣，除高溫、多產(chǎn)外，還大量使用變頻器，使得電磁干擾比較嚴(yán)重，而且在水泥生產(chǎn)過程中，工藝檢測點(diǎn)很分散，布線成本和工作強(qiáng)度均很大，因此，本著高性能價(jià)格比的原則，經(jīng)過考察選型，我們選用了I-7000系列遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)模組和工業(yè)計(jì)算機(jī)以及相對的I/O設(shè)計(jì)來完成。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，系統(tǒng)按水泥生產(chǎn)工藝過程要求分為5大功能子系統(tǒng)。

1、??生料磨監(jiān)按管理系統(tǒng)

2、??立窯鍛燒過程監(jiān)控管理系統(tǒng)

3、??水泥磨監(jiān)控管理系統(tǒng)

4、??轉(zhuǎn)窯監(jiān)控管理系統(tǒng)

5、??全場配電設(shè)計(jì)運(yùn)行、用電監(jiān)控管理系統(tǒng)

其中生料磨子系統(tǒng)和水泥磨子系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)全線自動開停機(jī)及對磨機(jī)的軸承供油系統(tǒng)和主設(shè)備的溫度、電流進(jìn)行監(jiān)控管理，并根據(jù)各參數(shù)變化進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和調(diào)節(jié)。

立窯子系統(tǒng)包括立窯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)開停監(jiān)測，生料自動加水成球、偏火自動校正、立窯鍛燒過程智能控制等。

轉(zhuǎn)窯子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)濕法磨、煤磨的聯(lián)鎖控制，同時(shí)，使轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、產(chǎn)量、能耗均處于監(jiān)控狀態(tài)，并部分實(shí)現(xiàn)自動控制等。

配電子系統(tǒng)主要監(jiān)測全場各配電房的變壓器和各大主機(jī)的運(yùn)行情況并記錄。各子系統(tǒng)均通過Ethernet與公司現(xiàn)有的管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，將數(shù)據(jù)整理后放在網(wǎng)上供公司管理部門調(diào)用。

二、子系統(tǒng)構(gòu)成

為簡明起見，我們僅以立窯系統(tǒng)為做介紹。

1、??立窯子系統(tǒng)原理

如圖2所示，立窯子系統(tǒng)共分車間管理級、車間中控室車間現(xiàn)場級三等。他們之間通過RS-485中線連接，I-7018、I-7033、I-7050、I-7021、I-7041等模組負(fù)現(xiàn)對立窯系統(tǒng)各工藝參數(shù)進(jìn)行采集。

生產(chǎn)成球自動控制器由嵌入式控制模組I-7188、TOUCH200和I-7016、I-7080、I-7021等數(shù)據(jù)I/O模組、應(yīng)變計(jì)、流量傳感器和變頻器組成、通過料水跟蹤、調(diào)節(jié)，使成球保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

熟料自動計(jì)量控制器I-7188和I-7016模組、應(yīng)變計(jì)、SRR組成、根據(jù)出窯熟料的流量值計(jì)算出窯的出時(shí)產(chǎn)量。

在中控室，我們利用了I-7188的多串口的特點(diǎn)，將它作為IPC工控機(jī)與現(xiàn)場級之間的數(shù)據(jù)緩存，這樣可同時(shí)有2-3臺IPC工控機(jī)工作，均可干預(yù)控制或?qū)ο到y(tǒng)作參數(shù)調(diào)整。

車間控制室的IPC主要完成整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的優(yōu)化計(jì)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(jù)這此信息和實(shí)際情況作出調(diào)整指命，并由IPC發(fā)送到下位輸出模組控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。

車間管理級的IPC對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、顯示、分析和存儲，并根據(jù)考核要求計(jì)算出每個(gè)工藝參數(shù)的控制合格率，以作為計(jì)獎的依靠。

2、??系統(tǒng)軟件

由于系統(tǒng)的要求復(fù)雜，既要求有良好的人機(jī)界面，又要能實(shí)時(shí)監(jiān)測控制，所以我們在IPC上用Visual Basic 5.0 for Windows來編為控制軟件，軟件有系統(tǒng)管理模組，工藝流程模擬顯示模組，儀表屏模擬顯示模組、數(shù)據(jù)庫管理模組、數(shù)據(jù)通訊模組、控制算法模組等，我們在編程過程中大量使用ActiveX控件技術(shù)，使得開發(fā)周期大大縮短。

在I-7188上我們利用ICP DAS提供的庫文件，用QuickBacsic編為程序，只需用約200KB的空間就可完成控制功能，軟件主要包括數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通訊兩大功能模組。其中生料成球系統(tǒng)還有控制TOUCH200完成人機(jī)對話的功能模組。

3、?運(yùn)行效果和經(jīng)驗(yàn)

98年初在***條生產(chǎn)線上安裝使用，經(jīng)過對系統(tǒng)完善，到99年已經(jīng)在5條生產(chǎn)線上使用了此系統(tǒng)，成球合格率得以提高，進(jìn)出窯和物料趨于平衡，保證了立窯熱工制度的穩(wěn)定，使熟料產(chǎn)、質(zhì)量大為提高。

基上上沒有出現(xiàn)故障，而且我們將硬盤更換為威連公司的大容量IDE FLASH電子硬盤，解決了硬盤不能適應(yīng)惡劣環(huán)境和頻繁讀寫的問題。

由于I-7000系列模塊采用RS-485方式通訊，可遠(yuǎn)距離通信，系統(tǒng)所以模塊只需用一條通訊即可聯(lián)結(jié)，其具有的高通訊速率、高采樣分辯率、智能化、光電隔離，強(qiáng)抗干擾和變看門狗設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的可靠性強(qiáng)，數(shù)據(jù)高速I/O成為可能，軟件開發(fā)也比較容易。而且主機(jī)使用RS-232通訊口與網(wǎng)絡(luò)連接，基本上任何一臺有RS-232通訊口的計(jì)算器都可使用此網(wǎng)絡(luò)，使設(shè)計(jì)的互換性好，維護(hù)人員的工作難度和工作量也很小。加上I-7000通訊模塊所特有的自適應(yīng)功能和I-7188的多患行口設(shè)計(jì)，使原有的帶通訊功能的設(shè)備（如變頻器、智能儀表等）都可掛在綱上，減少了設(shè)備的投資成本。