DCS在600td水泥干法窑生产线的应用.doc

DCS在600t/d水泥干法窑生产线的应用 1　引言　　随着电子技术、计算机技术、检测技术和自动化技术的不断发展，性能可靠的可编程控制器（PLC）、数字调节器、智能仪表、工业控制计算机、集散控制系统（DCS）等为实现工业生产过程的综合自动化提供了必要的硬件条件，但要实施CIMS（计算机集成制造系统）和CIPS（计算机集成生产过程系统）概念下的综合自动化，需投入大量资金，这对于中小企业来说是难以实现的。采用高新技术改造传统产业，实现企业的低成本综合自动化，对提高工业企业的自动化水平具有重要意义。根据国家的产业政策，立窑水泥厂因其固有的弱点，将被逐步淘汰。一些中小型水泥企业己经或正在筹建600~1000t/d规模的新型干法窑生产线。　　2　系统构成　　水泥工艺过程是处理固体和粉状物料的生产过程，从过程控制的角度来看，是1个滞留时间长、时间常数大、外来干扰多、相互干扰关系复杂的过程。在水泥制造过程的3大部分（原料制备、熟料烧成、水泥制成）中，熟料烧成系统是个互相干扰因素多、控制复杂、在质量和节能方面占有重要地位的关键过程。主要流程是：来自原料制备系统的生料由预热器塔顶加入，在5级旋风预热器和回转窑内与燃烧的高温气体进行热交换，经过回窑内烧成的熟料由单筒冷却机进行急冷。因此烧成过程的3个部分（预热器、回转窑、冷却机）相互干扰，形成反馈的动态情况。有时为了稳定某参数而采取相应操作，其结果不仅未达目的，反而对其他参数产生不良的影响，因果关系复杂。例如：物料在回转窑内的烧成状态只能由烧成带温度、窑传动功率、窑尾废气温度及成分、窑尾温度、熟料温度等多种间接参数来推定。　　3　过程控制思想　　600t/d干法窑生产线过程控制采用美国Honeywell公司的SCAN3000中小型DCS，该系统基于客户机/服务器（Client/Server）技术，是适合中小型企业的高性能、低成本、全开放、模块化的集散控制系统，数据库规模为20~20000点，系统配置十分灵活。　　生产线上主要的设备控制、监视、报警及打印报表等管理功能都由中控室执行，控制硬件分布在生料磨、窑尾和窑头3个过程站内，过程站与中控室之间由数据通讯系统提供双向信息处理和信息传送。　　控制功能分为模拟控制和逻辑控制2大部分，设在过程站机柜内的S9000控制器由2个各自独立的CPU构成，其中1个CPU专门用于模拟控制，另1个CPU则用于逻辑控制。S9000控制器接受来自现场的各种测量温度、压力、流量、阀位等过程变量传感器的信号，所有过程站的过程控制信息由数据通道送往中控室，在气中控室实现对生产过程的模拟控制和逻辑控制。3台带有彩色CRT的工作站进行各种过程测量、图像显示及报警显示；键盘和鼠标器作为输入端完成生产线的控制，进行各种组态以及控制参数的设定、画面的调用、设备的启动和停机；2台打印机提供各种报表和报警的永久记录；3台工作站中有1台兼有服务器的功能，它提供并维护1个高性能的实时数据库。 　　4　控制系统描述　　SCAN3000控制系统具有控制功能分散、监视高度集中的特点，而且在DCS通讯领域中采用了基于Windows?NT的客户机/服务器技术，即以简单的结构支持高效率的操作。运行在Windows?NT多任务操作系统下，SCAN3000系统的服务器执行所有主要的系统功能：数据收集和处理，报警和事件管理，历史数据的采集、归档和趋势显示，报表生成，标准组态应用软件和用户生成应用软件的执行。600t/d干法窑生产线过程控制系统构成如图l所示，主要组成部件亏：服务器、工作站、S9000控制器、过程控制网（以太网）。　　4.1　S9000控制器　　S9000控制器是SCAN3000控制系统的基本部件，集成高速的逻辑控制，综合的顺序控制和精确的连续控制，具有双CPU结构，1个CPU专门用于回路调节和顺序控制，另1个CPU则专门用于逻辑控制。S9000控制器完成的4个主要控制功能是：顺序控制、模拟控制、逻辑控制、I/O监视，即可以独立操作也可以集中利用。　　1）调节回路功能用于回路调节控制和顺序控制功能的CPU用来控制各种不同的连续和非连续生产过程，由现场获取模拟、数字等输入信号，按照给定的算式和控制顺序来完成各种计算和控制，并向现场提供模拟和数字输出信号，同时可以人为地输入控制策略来监视或改变过程操作。　　S9000控制器可以同时控制最多32个PID回路、96个模拟量输入、960个I/O点、32KB逻辑内存，在0.5S内可以进行8个回路的数据处理和控制，还配置了支持与/或修改控制动作的辅助控制算法，可完成所有控制策略元件之间的连接，并包含逻辑控制算法。　　S9000控制器不仅能满足在I/O能力、应用内存、扫描速率等方面的各种要求，还具有ACCUTUNE自整定调节功能，能自动地调