套筒石灰窑电气自动化系统.docx

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套筒石灰窑电气自动化系统

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摘要：针对套筒石灰窑的生产工艺，介绍其自动化系统的配置，以及工作方式。

关键词：套筒石灰窑；PLC自动控制；西门子PLC

0引言

套筒石灰窑是石灰窑的一种，具有热耗低，石灰活性度高，结构简单，燃料适应性强的特点，与传统的石灰窑相比，石灰在环形空间内煅烧，气流分布更均匀，窑内无冷却设备，故障率低，易于维护。

1工艺流程

工艺流程图如图1所示

1.料车2.布料系统3.料位计4.窑壳及内衬5.上内套筒6.下内套筒7.上烧嘴平台8.下烧嘴平台9.上燃烧室10.下燃烧室11.出灰机12.出灰平台13.窑底料仓14.振动出灰机15.循环气体入口16.拱桥17.冷却空气管18.下环管19.喷射管20.烧嘴21.循环气体管22.废气管23.换热器24.驱动空气环管PE-预热带UB-上部逆流带MB-中部逆流带PF-下部并流带CZ-冷却带

图1套筒窑主体结构示意图

2控制系统硬件配置

套筒石灰窑PLC系统，两台上位机完成对整个系统的监控及数据采集等。自动控制系统采用西门子PLC硬件组成基础自动化系统。采用ICITECT监控软件，编程软件采用STEP7V5.5,系统平台为WindowsXP，组成计算机操作系统，实现人机通讯。并设置一台笔记本电脑作为工程师站，用于维护人员对系统进行监控及修改。

控制器与上位机之间采用环形工业以太网进行通讯。主机控制单元接受由I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后,将信号经I/O接口实现对设备的控制，与监控站及上位机通讯。整个系统配置如图2所示：

图2

其中处理器采用西门子S7-400系列6ES7414-2XK05-0AB0，电源模块采用6ES7407-0KA02-0AA0，网络模块采用6GK7443-1EX20-0XE0；远程I/O采用ET200M，接口模块采用6ES7153-1AA03-0XB0，数字量输入模块为6ES7321-1BL00-0AA0；数字量输出模块为6ES7322-1BL00-0AA0；模拟量输入模块为6ES7331-1KF01-0AB0；模拟量输出模块为6ES7332-5HF00-0AB0。

3控制系统组成

本套PLC自动化控制系统由上料系统、出料系统、冷却风系统、驱动风系统、废气系统、燃烧系统组成。

3.1上料系统

上料系统控制设备：料位探尺，称量斗阀门，料车，中间斗阀门，旋转布料器，料盅电磁阀。正常生产时，加料系统按程序设定的流程自动工作，其工作流程为：探尺下降到低位→探尺提升到高位→称量斗显示高料位时称量斗阀门打开→称量斗显示低料位时称量斗阀门关闭→料车上升到高位→料车到高位10秒后下降同时中间斗阀门关闭→旋转布料器旋转（第一次布料时旋转布料器不旋转）→料盅电磁阀打开→料盅电磁阀开到位5秒后自动关闭→中间斗阀门打开。

加料流程1个循环一共6次，从探尺下降开始，重复布料6次为1个流程。第1次布料旋转布料器不旋转，料盅直接下降将料布在位置1，后面5次旋转布料器依次旋转到位置2，3，4，5，6。旋转布料器到位后料盅下降，实现均匀布料。一个布料周期完成后，探尺下降，如果探尺下降到料面，则流程结束，否则将再次循环布料。自动上料过程中如要停止流程，可点击监控画面上的暂停按钮，如果某个设备出现故障，可切换到手动模式进行干预，设备正常后切回自动，上料流程将继续进行。

3.2出料系统

出料系统控制设备：出灰闸门，出灰振动给料机及插板阀。出料系统实行全自动出料。操作人员通过上位机可对监控画面上的“每日产量”以及“出灰阀门数”进行设置，PLC将根据这两个参数自动计算出灰阀门打开的间隔时间。程序中同时设置给料机和成品皮带之间的连锁，皮带停止时给料机不能运行。

3.3冷却风系统

石灰窑冷却风系统如下图所示：

每座石灰窑配2台冷却风机。冷却空气用来冷却内套筒，然后从上拱桥中的冷却空气管排出，再进入下环管。在下环管中的空气根据工艺要求作为助燃空气分配给12个烧嘴。过剩的空气通过调节阀排放到大气。冷却空气对生产极为重要，为保证生产安全，要求冷却风机一用一备，当一台风机出现故障时，另一台应自动投入。当停电时，柴油发电机自动投入。柴油发电机运行后40秒冷却风机将自动起动。

3.4驱动风系统

石灰窑驱动风系统如下图所示：

驱动风系统控制设备：1#，2#冷却风机及旁通阀。驱动空气是一个重要的工艺参数,它在调节窑平衡至关重要,该系统应密封,并保持一定的压力。程序设定驱动风机连锁启动条件，当窑顶负压达到-1000Pa同时高温废气风机处于运行状态才允许，运行中这两个条件如有一个不满足，则风机停止。

3.5废气系统

废气风机从窑顶抽风，窑体处于负压操作。废气系统主要控制设备：高温废气风机，除尘风机，换热器上、下部阀门。为保证换热器密封，换热器上下部阀门不能同时打开。程序设定这两个阀