水泥回轉窯計算機自動控制系統的實施方案

1、系統概述

 水泥回轉窯生產的自動化控制是水泥旋窯生產線不可缺少的關鍵組成部分，作為一個應用于現代化水泥廠的工業計算機自動化控制系統，它應該是覆蓋了從水泥廠的全線生產過程控制和整個水泥廠生產管理的一個大系統。本系統就是從這個設計思想出發，采用目前先進的plc和計算機網絡控制技術，結合了計算機---客戶機/服務器體系結構組成了一個完整地計算機生產控制、管理系統。計算機系統為計算機局域網絡，采用server/client(服務器/客戶機)結構，通過開放性的100m高速以太局域網及tcp/ip網絡協議 互聯。服務器通過profibus協議完成對外場設備所有采集數據信息的登錄及處理，系統控制程序及數據的輸出，并負責以太網網絡及網絡數據庫的運行和管理。客戶機基于服務器的數據按分配功能進行不同內容的監控操作，所有的客戶機均可互為備用。該方案具有可靠性、方便性和靈活性，還可以 在運行過程中的程序再開發。由于數據的集中采集和管理，減少了數據流動環節，從而減低了開發與維護成本。靈活的互備方式更將系統的操作管理及維護 降低至 程度。

2、配置簡介

 根據不同水泥廠的工藝流程和特點，以及各車間的具體位置，共設若干個現場控制站、若干個操作員站、一個工程師站，以 從原料進廠到成品水泥出廠的計算機控制。

 現場控制站現場控制站的主要任務是進行數據采集及處理；根據控制程序來實施實時的過程量的控制；進行設備監視和系統的測試與診斷。現場控制站主要含以下內容：原料制備和石灰石預均化；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。根據具體情況由它們組成若干個現場控制站。

 操作員工作站全廠設若干套操作員站，它是對全生產線工況進行監視、控制及操作的人機接口，主要完成數據、圖形及狀態的顯示，歷史數據的存檔，故障記錄，故障狀態顯示，報表打印以及工藝設備選擇，電機成組或單機的啟動、停車、急停、復位和數據給定等控制操作。各個操作員工作站可以互為備用。

 工程師站系統配置一臺工程師站，可隨時隨地調用、查看整個生產過程的設備運行情況和操作情況。例如，物耗、煤耗、產量、設備運轉率、各種不同類型的趨勢圖表、生產和系統分析數據。也可用來開發編制操作員工作站的工程應用軟件，并可兼有操作員站的功能。

 系統軟件系統軟件由下位編程軟件step5，上位監控軟件（wincc，cimpliciti等），網絡通訊軟件，應用軟件等組成。

3、一個計算機系統配置

4、服務器技術優越性

 ①數據庫生成、編輯和管理功能：為整個控制系統的數據信息、圖像信息、實時的和歷史的控制數據和狀態數據信息、計算機系統的運行和管理信息等提供生成、存儲、處理和管理功能，建立相應的各種專用數據庫。

 ②計算機局域網管理功能：維持整個局域網的正常運行，管理網絡資源、網絡操作和網絡通信， 系統資源共享，提供網絡測試和故障報警、告警功能。

③數據采集和存儲：通過控制計算機系統網絡完成采集實時數據、并分類存儲。

 ④日常數據管理：對采集到的原始數據和計算得出的參數，進行分類存儲并完成相應的統計工作；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計報表。⑤網絡安全功能：為確保數據安全，防止對數據的非法訪問，設立分級數據安全系統，采用數據加密、訪問口令、對不同的管理人員開放不同的數據范圍和操作許可的方法，保證數據的安全可靠。

 ⑥對接口設備的管理功能：負責對各接口設備的工作狀態檢測、測試和管理，定時或在人工命令下啟動接口設備自檢，并將測試結果報告管理人員，在異常狀態時發出告警。

 高速以太網 監控系統的管理網絡采用100m交互式高速以太網，充分保證了系統數據交換、傳遞及處理的實時性和可靠性。同時保證了本系統與外界連接的高速性、開放性和便利性。

 plcplc(programmablelogiccontroller)在當今的工業界得到了全面的廣泛應用，已經成為工業領域內高可靠性計算機程序控制系統的代名詞。plc適合于各種惡劣環境，不僅能 復雜的邏輯、數字控制，而且在過程控制、網絡通訊等領域內也日益成為人們的 選擇對象。在眾多的plc當中，如何選型取決于實際的應用需要。一般的小規模普通應用不需特別考慮，幾乎所有的plc都能勝任。大規模或特殊的應用場合就可以分出plc的高下了。水泥廠特點是距離長、規模大、站點多、通訊對象多。siemenss7系列plc恰恰適合于這樣的應用需求，其強大的通訊能力、高速靈活的網絡體系、領導潮流的開放式profibus現場總線結構令眾多的plc難以與之匹敵。本方案主要采用具有很高性價比的simatics7-300plc，其主要特點是：

①模塊化結構設計。且模塊小型化、無排風扇結構、易于 分布、易于擴展、導軌式安裝，便于維護。

②高電磁兼容性和強抗震動、沖擊性，使其具有 的工業環境適應性。

 ③功能強大。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；程序運算速度快，一個指令處理時間只有0.3s;運算指令豐富，強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。具有多種不同的通訊接口，包括點對點、多點連接、profibus現場總線連接及工業以太網連接等。通訊協議的多樣化，及具有的自定義功能使得各種通訊類型的應用成為可能，為應用系統的整合與集成提供了非常好的條件。

 ⑤所有plc系統的配置，包括通訊的配置，及組態、編程、調試、維護、管理等均集成在step7軟件中，統一的界面、全局的數據管理、方便的操作等為用戶創造了良好的環境。4.4profibus現場總線profibus是當今世界上工業領域內應用得最廣泛、也是最成熟的現場總線，它原是歐洲標準(en50170),現已成為現場總線 之一。采用現場總線使分布式現場控制成為可能。其優點是開放式、全數字化、雙向、多變量通信，控制系統及控制功能分散，便于組成大型的開放式控制系統，系統 降低、系統的開發與維護簡單、節約大量的電纜管線、方便操作和管理。因此，現場總線一出現，就被認為是控制新時代開始的標志。本方案采用profibus協議，以適用于多個plc間的連接及數據的自由交換。其主要特點有：

 ①速度快。傳輸速率可達12mbps。因此信號的采集和輸出具有很高的響應速度。②通訊距離長。電氣連接 距離可達9.6公里，采用光纜可達90公里。

 ③傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜。當采用光纜連接時可以采用雙纜將網絡連成環形，構成冗余網絡，在網絡某處一根線斷開或兩根線同時斷開時，網絡將自動構建新的連接方式，以保證網絡系統仍能維持正常的運行。④同時支持主-主令牌訪問及主-從通訊方式，令網絡有更大的靈活性，并連接更多的站點。

⑤開放性系統。獲得為數眾多的第三方廠家的支持，可供選擇的連接設備品種更多，更加方便。

 全廠自動化控制系統組成在工業計算機自動化控制系統中，一切緊緊圍繞回轉窯生產控制管理這個中心，將回轉窯生產的所有工藝段都納入該系統的控制管理范圍，可完成對所有生產及檢測設備的控制和管理， 全線的自動化。水泥生產自動控制系統原料控制系統原料計量與均化系統生料配料及計量系統生料質量控制系統生料磨控制系統生粉均化控制系統生粉入窯控制及計量系統燒成控制系統三級旋風預熱控制系統窯外分解控制系統電收塵控制系統窯體監測和控制系統看火工業電視系統燒成筒體掃描系統煤設備控制系統熟料冷卻及破碎控制系統熟料輸送控制及計量系統水泥控制系統熟料配料控制系統熟料磨控制系統水泥包裝及計量監測系統。