1、 新型dcs系統在水泥回轉窯生產過程控制中的應用 1水泥生產工藝簡介年產30萬噸帶窯外分解爐的干法水泥生產線主要工藝流程圖如圖1所示?；剞D窯水泥生產線的主要組成部分有：生料庫；生料預均化倉；窯尾五級旋風；窯外預分解爐；窯體；窯頭蓖式冷卻機、熟料入庫；煤磨及選煤輸送裝備；窯尾廢氣處理、增濕塔、電收塵；水泥磨；水泥貯存和包裝。圖1年產30萬噸五級旋風預分解窯系統工藝流程圖整個工藝流程主要有生料粉末預均化，五級旋風預熱，預分解，窯內煅燒，蓖冷機冷卻及熟料粉碎等工序組成。2水泥生產自動化對dcs系統的要求我們選用的honeywell plantscape中小型集散控制系統是honeywell公司推出的

2、最新系列產品，這也是在我國國內應用的第一套。對于年產30萬噸水泥生產線，按工藝及實現生產過程控制對dcs系統有如下要求：(1)根據廠方的具體技術要求，目前dcs主要監控生產線的四大部分：窯頭、窯中、窯尾和煤粉制備。共設置560個i/o點，其中模擬量輸入72點，模擬量輸出25點，數字量輸入267點，數字量輸出139點，熱電偶及熱電阻分別為22點和35點。具體各部分的分配如表1。表1i/o各點分布 窯頭、窯中(點) 窯尾(點) 煤粉制備(點) ai 21 11 40 ao 7 6 12 di 112 48 107 do 64 20 55 rtd 5 16 14 t/c 3 4 15 (2)根據該水

3、泥廠實際情況和生產工藝，整個回轉窯系統共設置12個控制回路，其它各設備則采用直接控制和順序控制方式。12個控制回路中，壓力控制回路6個，流量控制回路3個，料位控制回路1個，溫度控制回路2個。(3)為減輕人工操作強度，提高自動化程度和系統可靠性，由dcs系統實現聯鎖保護功能。同時為了操作方便和直觀，在工作站界面中，將工藝流程及各種運行設備工況按比例設計操作界面，并隨時對各部位進行動態顯示。測量值如溫度、壓力、流量、料位等數據實現動態顯示，閥位開度以百分比表示，料位用彩色棒圖動態模擬。不同物料管道用不同顏色來區別，其物料流向用箭頭表示。(4)為了對生產進行有效監控，以便優化工藝條件如故障查找，對3

4、2個重要參數用歷史趨勢曲線進行匯總。如回轉窯各段的窯溫，五級旋風及窯尾分解爐等處的溫度、壓力等，以及各控制回路的測量值等。3系統總體方案根據上述要求，本系統設立兩個監控工作站，其中一個工作站兼當 plantscape服務器，設在窯頭中央控制室，既承擔總體網絡系統的服務器功能，又作為工作站管理和控制窯頭、窯中和煤粉制備部分的各主要設備，另一個工作站(窯尾數據采集站)主要負責窯尾及廢氣處理等設備的監控。工作站采用兩臺dell 6200/op gxpro 200計算機，用以太網聯接，為主從關系，系統軟件除具備編程、組態、系統生成功能外，還具備了操作站的所有操作及顯示功能。該系統采用基于以太網的win

5、dow nt client/server通訊模式，窯頭工程師站作為系統服務器(兼工作站)，處理整個系統的通訊、數據庫管理和控制；窯尾數據采集站，同時作為操作員工作站，主要用作監控處理數據采集和設備控制。工作站下層的現場控制級由honeywell控制器模塊、通訊模塊及i/o模塊等組成。具有數據采集和控制功能。圖2為dcs系統總體結構示意圖。圖2采用plantscape的dcs系統總體結構圖honeywell plantscape dcs系統采用client/server結構(至少包括一個server服務器)，其server服務器又可兼作工作站(station)使用，最多可帶10個工作站和6個控制

6、器。plantscape的控制器具有384點i/o能力，考慮到每臺plantscape控制器最大模擬量i/o為192點，故本系統選用了兩臺plantscape控制器?？紤]到系統安全與可靠運行，系統對所控設備分別設置了計算機控制和現場控制兩種操作功能，各主要設備在現場都配有手操和急停開關等。由于水泥廠生產線現場設備多，故系統內部在軟件上對各設備的聯鎖、順序啟停以及故障停車順序等都編制相應程序，避免事故發生。整個供電系統有兩套，相互熱備。同時計算機用電與設備用電作了很好的隔離。4增濕塔控制回路在水泥生產過程中，隨著窯尾排出煙氣量及煙氣溫度的變化，以及余熱利用系統(生料烘干兼粉磨)的開停，增濕塔的噴

7、水量也需作相應的調節。通常可在增濕塔出口處安裝一個測溫裝置，根據溫度的高低來調節噴水量。目前，大多數工廠都采用人工調節水量。中、大型增濕塔人工調節很不理想，不但很難使增濕塔處于最理想的工作狀態，而且容易造成濕底故障。由于本水泥生產線采用了新型干法生產技術，窯尾的煙氣溫度高(一般為220350)，煙氣含塵量高，水分低，粉塵電阻率又高，因此在電收塵前先經過增濕塔，可大大提高收塵率。增濕塔控制回路主要控制其出口廢氣溫度，大量研究和實際情況表明，把增濕塔出口和電收塵入口溫度降到150170之間，既保護了電收塵設備的安全運行，又可提高其收塵率，同時可大大降低粉塵排放濃度。具體措施是控制增濕塔噴水量，一般

8、所用調節方法為：為了更加有效地控制溫度，實現連續調節噴水量的目的，同時避免打開噴水頭過多或過少所造成的增濕塔溫度過低或過高(高達200220)等現象，我們采用了通過變頻器控制電泵來調節增濕塔噴水量的控制方案，如圖3所示，這樣有效地解決了煙氣調質問題。圖3增濕塔控制回路方案圖5系統軟件開發plantscape集散控制系統具有其鮮明的特色。在軟件方面，plantscape可應用于windows nt(nt 3.51，nt4.0)，windows 95等操作環境。考慮到今后軟件的發展，我們選用windows nt4.0系統平臺，并用rich win97 for nt4.0漢化，有利于工人操作和生產實

9、際應用。plantscape的基本功能有：.實現生產過程監控一體化；.緊急事件報警；.記錄(logging)由設備或操作員觸發的事件；.用戶界面開發；.可根據需要，定期或由事件觸發來生成記錄報表或報告；.記錄并采用映象、圖形、總計和平均等方式顯示定期采樣的歷史數據；.系統及網絡api(application programming interface)均支持服務器鏡像。plantscape的特征有：.定時控制，隔離的控制器，預建的下部結構包括為立即查看的過程信息而預先形成的顯示和報告；.可實施本地或遠程通訊；.可限制在線通道、控制器和點的結構；.在線用戶化的報表和趨勢顯示，操作員注冊權限和控制

10、級別設置。軟件系統的框架主要有系統軟件(包括數據庫)(controller interface，application interface library和network server)、客戶軟件(station，quick buider和display builder)和網絡軟件(network api和microsoft excel data exchange)，還備有用戶可自行開發應用軟件的c+函數庫和fortran函數庫及api。此外，我們利用系統軟件所提供的api接口，采用visual c+ 4.0自行開發了新的控制策略軟件(如模糊、預測控制策略)。dcs系統軟件主要包括控制組態軟件

11、(control building)和監控組態軟件(station，quick builder，display builder)。工作站界面主要有：系統總圖，dcs工作站主頁面圖，窯頭工作站控制頁面圖，氣力提升泵工作站控制頁面圖(又稱窯尾喂料)，窯頭控制站總圖等。圖4為監控組態軟件結構框圖。根據工藝要求及設備控制需要編制的水泥生產過程實時控制應用軟件，主要有：(1)有關順序控制及聯鎖系統和報警系統的組合軟件。圖4監控組態軟件結構框圖(2)利用plantscape提供的api應用編程接口，用visual c+編寫模糊控制等應用軟件。(3)根據操作的要求，編制工藝流程圖，順序控制圖，控制回路圖，歷史趨勢圖和報警系統圖，實現實時數據動態顯示。(