水泥粉磨DCS控制系统——配料控制系统的设计与实现毕业设计方案

毕业设计方案题 目 水泥粉磨DCS控制系统 配料控制系统的设计与实现学 院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 学 号 指导教师 二一三 年 四 月 二 日毕业设计方案学院 专业 电气工程及其自动化 学生 学号 设计题目水泥粉磨DCS控制系统配料控制系统的设计与实现一、 选题背景与意义1.背景现状 工业自动化技术，能够对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理、和决策的综合性技术。而在水泥工业中应用尤为显著，自1824年水泥诞生并实际应用以来，水泥工业经历多次变革，工艺和设备不断改进。1877年回转窑烧制水泥熟料获得专利权；1905年湿法回转窑出现；1910年实现了立窑机械化连续化生产；1928年立波尔窑投入生产；1950年悬浮预热器窑的发明使熟料热耗大幅度降低；1971年开发的水泥窑外分解技术，揭开了现代水泥工业的新篇章，形成了新型的干法水泥生产技术；近几年，大型PLC产品和集散系统的应用，使水泥的生产控制又有了进一步的提高。我国水泥工业自1889年创立工厂，迄今已经有100多年的历史。我国的水泥工业发展的十分迅速，在70-80年代，我国自行开发的日产700t 、1000t、1200t、2000t熟料的预分解窑生产线相继投产。从1978年起，相继从国外引进一批20004000t熟料的预分解窑生产线成套设备，迅速提高了我国的新型干法技术水平。经过技术攻关和科技创新，我国已经在主要经济技术指标达到了国际先进水平。在水泥产量上看，从1985年水泥年产量跃居世界第一以来，已经持续保持水泥年产量居世界首位多年。2.目的意义：DCS系统在结构上将管理监控、实时控制、数据采集等功能分散到不同的计算机中，每台计算机均采用高性能的专业工业控制计算机，必要时采用冗余热备技术，从而保证了系统的可靠性。利用计算机组态和图形化技术可以方便地实现整个系统功能的模块化组态 随着计算机技术的高速发展、成本的大幅降低以及可靠性的不断提高，使计算机及相关技术在水泥生产控制领域获得了极为广泛的应用，分散控制系统DCS亦随之诞生。 DCS系统集计算机技术、测量控制技术、网络通讯技术和CRT/TFT图象显示技术为一体，在结构上将管理监控、实时控制、数据采集等功能分散到不同的计算机中，每台计算机均采用高性能的专业工业控制计算机，必要时采用冗余热备技术，从而保证了系统的可靠性。利用计算机组态和图形化技术可以方便地实现整个系统功能的模块化组态 水泥配料的好坏直接影响到水泥的质量与产量。通过对配料控制系统的研究，可使生产过程实现自动化操作，既节省人力、物力又降低生产成本，通过利用工程机和AC800F等硬件，应用Industrial IT系统 CBF、Digvis组态软件做开发环境，利用PID等控制算法实现粉磨配料生产环节的自动控制，对配料生产环节中的生产情况进行实时监控。因此掌握DCS系统的集成及控制方法有重要意义。二、设计内容设计内容：1. 熟悉水泥粉磨配料生产工艺流程、电气要求及电器控制电路、掌握Industrial IT系统的硬件以及CBF、Digivis组态软件等、2. 通过CBF组态软件进行编程，实现对配料生产环节中设备运行的启停监控、模拟量显示、超越报警、历史趋势显示，动态显示工艺流程图画面及各画面之间的自由切换；能根据工艺要求，自动控制配料生产环节中各物料的下料量。3. 进行系统方案设计与选型。4. 确定系统变量表、内外部接线图及IO通道分配。5. 设计配料控制系统界面。6. 进行系统程序开发及系统软硬件仿真调试。预期结果：1. 工艺流程设定启停2. 工艺流程紧急停止和报警3. 熟料仓自动控制4. 各种物料流量反馈、累计三、设计方案水泥粉磨的原料由孰料、石灰膏、混合材料按一定比例组成，所以其配料的自动控制实际上是一种比值控制系统。本设计内容主要是利用AC800F现场控制器，根据工艺要求，采用比值控制算法，通过对台时产量的设定，实现粉墨生产环节的各种物料的科学配比，合理控制各种物料的下料量。其工艺流程图见图1。图1 水泥配料工艺流程此控制方案采用DCS集散控制，DCS网络结构主要有现场控制级、过程控制级、生产管理级、工厂总体管理和经营管理级等组成。其网络结构图见图2。采用DCS控制系统，其构成方式十分灵活，可以由专门的管理计算机站、操作员站、工程师站、现场控制站、记录站和数据采集站等组成，也可由通用它的服务器、工业控制级计算机和可编程控制器（PLC）构成。 处于最底层的过程控制级别一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实时的实现数据采集和控制，并通过数据通讯网络传送到生产监控计算机。图2 DCS网络结构水泥配料的工艺结构中主要由两大部分组成：一是机械部分，其中包括原料库，驻传送皮带，定料给料机和棒型阀门等的控制；二是微机控制部分，其中主要包括工业控制微机一台，流量传感器，变频放大驱动器，以及电机起、停、故障显示、流量累计、趋势显示等。水泥配料的主要工艺流程为：将水泥生产所需的各原料石灰石、熟料、矿渣和矫正原料分别存在原料库中，通过棒型阀门将原料送给定料给料机，由传感器测出各种物料的下料量，并转换为电信号传给调节器，调节器再将调节信号输出给变频器，构成闭环回路，以调节定料给料机的速度，使定料给料机的流量稳定在某一固定值上。定料给料机再将各种原料按照一定的比例由住传送带送入磨机，经生料粉墨成生料。在水泥配料的生产工艺中，将不同的物料按照一定的比例进行配合，由定料给料机来对调配的各种物料的流量就行监测计算。PLC主要完成对皮带输送设备，设备起停系统，定料给料称重系统进行实时监测控制，并对系统故障进行监测和报警，并向变频器输送信号，进一步调节皮带秤和胶带输送机的转速，来实现配料工艺整个工艺的自动化。本设计中的主要思路为：1根据系统设备表和工艺流程图，大致确定系统的各种模拟量和数字量，并根据这些变量，制定系统的点号表；2在CBF里，建立项目树，并对其进行硬件配置；3对配置好的硬件中的FI830进行I/O通道分配，分别插入DI801，DO801，AI801和AO801，并对插入的这些DI，DO，AI，AO模块进行I/O编辑，将前面确定的点号表中的变量输入进去；4在CBF中进行软件编程，实现要求中的电机分组起停、流量累计等各种功能；5进行用户界面制作，先做静态画面，然后再进行动态连接，制作故障显示等；6进行系统仿真，查看各功能是否能够顺利实现。通过水泥配料系统的设计，希望达到的目的为：根据原料资源情况，进行合理配料，从而尽可能地充分利用矿山资源；确定各原料的配比，计算全厂的物料平衡，作为全厂工艺设计及主机选型的依据；确定各原料、燃料的消耗比例，改善物料易磨性和生料的易烧性，为窑磨创造良好的操作条件，达到优质、高产、低消耗的生产目。通过以上的内容和学习，大致可以做出设计的大纲为：1前言1.1 课题背景和意义1.2 论文主要内容2DCS介绍2.1 DCS简介2.2 DCS结构特点2.3 DCS发展过程3水泥工艺流程3.1 水泥配料介绍3.2 水泥配料控制系统介绍4水泥配料系统硬件设置4.1 项目树建立4.2 硬件结构配置4.3 I/O通道分配5水泥配料系统软件编程7系统仿真调试四、参考文献任林燕 孙雪琴水泥 2004年第6期王真.板式喂料机与定量给料机速度不匹配的解决方案水泥工程,2005蒋慰孙, 俞金寿. 过程控制工程M . 北京: 中国石化出版社, 1999, 3.宋向辉智能预测控制在磨机系统中的应用及软件设计北京：北京理工大学，2003赵敏，许平海生料质量控制系统在新型干法水泥生产线上的应用四川水泥，2005,5恽源世，林平,JPBAR等水泥生料磨机动态成分控制系统设计自动化学报，肖争鸣，李坚利水泥生产工艺北京：化学工业出版社，2006刘建寿，赵红霞水泥生产粉碎过程设备嗍武汉：武汉理工大学出版社，2005OPC FoundationOPC DataAccessAutomation Interface Standard version，1999A1 ChilsholmOLE for Process Control takes first step to ward data sharing standards 1996Isll G HShah Hamzei，DJMulvaneyImplementation of all Intelligent Control SystemRS View 32TM Expanding the world of MMi User Guide, Rockwell Software, 1998.济 南 大 学五、指导教师评语指导教师（签字） 201 年 月 日六、审核意见系主任（签字） 201 年 月 日济 南 大 学