帶式燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)描述

1、180帶式燒機(jī)控制系統(tǒng)一、 主要控制總貌根據(jù)工藝流程生產(chǎn)系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)包括配料、燃破、混合、制粒、燒結(jié)、環(huán)冷、篩分、輸送等，整個控制系統(tǒng)控制設(shè)備較多、分布較廣、信號點數(shù)較為龐大，為了節(jié)省信號線路的敷設(shè)和施工方便，控制系統(tǒng)采用集散控制的思想，將以上主要環(huán)節(jié)分為三大控制系統(tǒng)來完成對設(shè)備和工藝的控制過程。 三大控制系統(tǒng)主要分為：配料系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)和燒結(jié)控制系統(tǒng)。過程控制采用國際先進(jìn)、品牌知名度高、技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的西門子PLC。三大系統(tǒng)的PLC主控制系統(tǒng)采用PLC400系列，通過PROFIBUS總線下掛ET200從站，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的集散控制，三大系統(tǒng)的主PLC的CPU通過工業(yè)以太網(wǎng)組成環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

2、的冗余通訊，各系統(tǒng)的監(jiān)控站采用與PLC監(jiān)控系統(tǒng)配套的監(jiān)控軟件WINCC6.0,所有的工藝操作和設(shè)備的起停都可以在監(jiān)控站完成。由于包括各系統(tǒng)的主PLC和各監(jiān)控站已經(jīng)組成環(huán)網(wǎng)，所以各監(jiān)控站可以在線實時瀏覽其他PLC所控制的設(shè)備的實時參數(shù)。系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)入圖1所示。三個主要控制系統(tǒng)主要控制的工藝段的劃分：控制系統(tǒng)名稱控制包含的工藝段配料系統(tǒng)配料工藝環(huán)節(jié)篩分系統(tǒng)混合、制粒、燃破 篩分燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)機(jī)、主抽、環(huán)冷因個控制站之間的距離較遠(yuǎn)，為了控制站之間的通訊信號穩(wěn)定可靠采用了光纜傳輸。通過冗余交換機(jī)大大提高了通信的可靠性，如果其中兩控制站之間的光纜出現(xiàn)故障，如篩分系統(tǒng)交換機(jī)和燒結(jié)系統(tǒng)交換機(jī)之間的光纜出現(xiàn)掛斷，通

3、訊會在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)到另一分路而不影響控制系統(tǒng)的運行。二、 根據(jù)自動化控制系統(tǒng)的各個區(qū)域的主要生產(chǎn)工藝流程、主要的控制設(shè)備、和控制要求配料系統(tǒng)：根據(jù)配料系統(tǒng)的工藝流程可以看到主要的配料環(huán)節(jié)：配料系統(tǒng)共有15個料倉，原料分別來自于原料廠配料車間，燃破室、篩分室、汽車輸送等。主要的現(xiàn)場電氣設(shè)備包括輸送原料的皮帶、正反轉(zhuǎn)行走小車振動漏斗、圓盤給料機(jī)、配料電子秤、回轉(zhuǎn)給料機(jī)、螺旋秤等。配料控制系統(tǒng)的主要控制要求為根據(jù)生成工藝的要求將來自不同地方、不同的原理按照一定的比例均勻搭配，配料生產(chǎn)過程是非常重要的過程，決定了生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。上圖體現(xiàn)了整個配料系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，通過現(xiàn)場操作人員在畫面上設(shè)定配料總量

4、和每種原料的配比，系統(tǒng)自動計算每種原料流量。畫面的主要操作內(nèi)容：所有設(shè)備的啟動分為畫面的單機(jī)啟動、停止，設(shè)備整體聯(lián)鎖順序起停、緊急情況下的急停、單位時間的生產(chǎn)總量、每種原料的配比等，顯示的內(nèi)容主要包括設(shè)備的運行狀態(tài)、每種原料的反饋流量、每種原料的當(dāng)班開始至當(dāng)班結(jié)束的累積流量，變頻器的運行狀態(tài)、變頻器通過控制計算出的設(shè)定頻率和當(dāng)前運行的實際頻率等。為滿足生產(chǎn)工藝的要求，保證每種原料從料倉下料的準(zhǔn)確度，配料電子秤、星形給料機(jī)、圓盤給料機(jī)等主要設(shè)備采用了變頻器驅(qū)動。通過PROFIBUS總線掛在控制網(wǎng)上。配料系統(tǒng)部分的系統(tǒng)配置圖：控制功能：系統(tǒng)的硬件組態(tài)：實現(xiàn)的控制過程：1、 在程序內(nèi)部通過PID調(diào)節(jié)

5、控制變頻，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而實現(xiàn)流量的實時控制，使每種原料的瞬時流量等于或接近于設(shè)定值；2、 控制皮帶之間及皮帶與設(shè)備之間的起停聯(lián)鎖，防止造成漏料、堆料等損毀皮帶或秤體設(shè)備；3、 采集現(xiàn)場的狀態(tài)信號包括數(shù)字量信號或模擬量信號。數(shù)字信號重點反映設(shè)備的運行、停止、設(shè)備故障、設(shè)備處于單機(jī)起停或聯(lián)動起停、手動、自動、電動閥門的開關(guān)狀態(tài)等；模擬量重點有秤的瞬時流量、電機(jī)的軸承溫度等。控制的重點或難點是流量的PID控制：PID控制原理圖：在控制過程中利用STEP7軟件的功能塊FB41進(jìn)行閉環(huán)控制。FB41的功能詳解：FB41主要參數(shù)：COM_RST：The block has an initializat

6、ion routine that is processed when the input COM_RST is set.（詳解見STEP7程序塊注釋）。PID參數(shù)的設(shè)置：PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類： 一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進(jìn)行調(diào)整和修改。 二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。 現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。 利用該方法

7、進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。 PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整PID的大小。 PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)以下可參照： 溫度T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s 壓力P: P=3070%,T=24180s, 液位L: P=2080%,T=60300s, 流量L: P=40100%,

8、T=660s。三、篩分系統(tǒng)：1、篩分系統(tǒng)的主要工藝流程圖：燃破子系統(tǒng)與制粒子系統(tǒng)：燃破子系統(tǒng)主要完成對燃料的破碎。如下圖所示料倉的燃料經(jīng)過皮帶RP1，通過3個雙側(cè)式卸料器犁打入3個燃料倉，然后通過振動漏斗、給料閘門落到對應(yīng)的RP2、RP3、RP4皮帶，通過皮帶輸送到對應(yīng)的對輥破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎后，燃料從對輥破碎機(jī)經(jīng)對應(yīng)的RP5RP6RP7進(jìn)入四輥破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎后到燃二皮帶，破碎后的燃料通過燃二皮帶電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)入配料系統(tǒng)和制粒系統(tǒng)。燃破系統(tǒng)的監(jiān)控操作畫面：主要的控制設(shè)備通過上圖可以看出包括：燃料受礦槽給礦振動漏斗、燃料膠帶機(jī)、給料閘門、檢鐵器、對輥破碎機(jī)、四輥破碎機(jī)、及主要設(shè)備運行時除塵電

9、動蝶閥等。畫面上主要顯示參數(shù)：皮帶機(jī)及對輥破碎機(jī)、電動蝶閥的運行狀態(tài)（自動、手動、電源合閘、運行、停機(jī)，單動、聯(lián)動控制），3個燃料倉的料位。通過主控室監(jiān)控畫面可以實現(xiàn)對設(shè)備的單機(jī)啟停控制和設(shè)備的整體聯(lián)動控制，設(shè)備啟?？刂谱裱葐⒑笸５脑瓌t，除塵電動蝶閥的開啟要先于對應(yīng)設(shè)備的啟動，關(guān)閉要滯后對應(yīng)設(shè)備的停止。通過燃料倉的料位來實現(xiàn)燃破一皮帶、卸料器的聯(lián)鎖。當(dāng)料倉料位處于高料位時停止往燃料倉繼續(xù)大料，反之燃破皮帶運行，往料倉加料。制粒系統(tǒng)主要監(jiān)控操作畫面：制粒系統(tǒng)生產(chǎn)流程：各種原料礦粉經(jīng)過配料系統(tǒng)進(jìn)入一混后，經(jīng)過混二皮帶和固定可逆皮帶機(jī)打入混合料倉，通過混合料倉的振動給礦漏斗和圓盤給料機(jī)進(jìn)行下料進(jìn)入

10、1#2#制粒機(jī)，來自燃破室的燃料經(jīng)過燃三、四皮帶進(jìn)入1#2#燃料倉，燃料經(jīng)過振動給礦漏斗和懸臂皮帶秤進(jìn)入1#2#制粒機(jī)。混合料的下料速度通過圓盤給料機(jī)進(jìn)行控制，圓盤給料機(jī)電機(jī)由變頻器驅(qū)動，燃料的下料速度通過皮帶秤進(jìn)行控制，皮帶秤電機(jī)也分別由變頻電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。燃料和混合料的下料速度通過工藝設(shè)定，控制系統(tǒng)通過合理的控制調(diào)節(jié)完成參數(shù)要求。監(jiān)控畫面主要顯示的參數(shù)包括：混合倉與燃料倉的實際料線，混合料和燃料的實際料流量和設(shè)定流量，加水條件閥門開度和實際加水流量，各條皮帶和設(shè)備的運行狀態(tài)等。操作人員只要在此根據(jù)工藝要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)定即可實現(xiàn)全自動控制。制粒機(jī)電動機(jī)為高壓電機(jī)，啟動和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)采用液力耦合器，

11、主要監(jiān)視參數(shù)包括電機(jī)的設(shè)定速度、實際速度、電機(jī)軸承溫度、電機(jī)內(nèi)部定子溫度、進(jìn)口端油的壓力、溫度、出口端油的溫度、高壓斷路器的開關(guān)狀態(tài)等。2#制粒機(jī)監(jiān)控參數(shù)同。篩分控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)：篩分系統(tǒng)根據(jù)工藝現(xiàn)場設(shè)備布置，分站就近的原則共設(shè)了12各分站，其中7、8、9號站為變頻器，變頻器作為ET200從站下掛在PROFIBUS網(wǎng)上，變頻器需要單獨配置PROFIBUS模板。程序主要完成的控制功能：根據(jù)1#混料倉、2#混料倉的料位聯(lián)鎖控制混一、混二皮帶、固定可逆皮帶；控制設(shè)備的啟停順序：梭式布料器-SJ-1膠帶機(jī)-混三膠帶機(jī)-1#2#制粒機(jī)-兩制粒機(jī)分別對應(yīng)的定量給料機(jī)和懸臂皮帶稱量機(jī)-圓盤給料機(jī)-振動給礦

12、漏斗；燃料和混合料下料流量計算，根據(jù)設(shè)定值自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，實現(xiàn)料流的閉環(huán)控制；加水調(diào)節(jié)控制分手動控制和自動控制，可以通過監(jiān)控畫面實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥的手動控制來調(diào)節(jié)加水流量；通過水分監(jiān)測儀反饋的濕度閉環(huán)調(diào)節(jié)水的流量。對主要設(shè)備的聯(lián)鎖停機(jī)保護(hù)：根據(jù)制粒機(jī)的軸承溫度、定子內(nèi)部溫度檢測電機(jī)的運行狀態(tài)，根據(jù)報警設(shè)定值和停機(jī)值保護(hù)電機(jī)。梭式布料器和SJ-1膠帶機(jī)的控制和信號反饋在燒結(jié)控制系統(tǒng)里，設(shè)備之間聯(lián)鎖，因此需要將以上兩個設(shè)備的運行狀態(tài)信號傳遞到篩分系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)來完成PLC與PLC之間的通訊。通過液力耦合器來實現(xiàn)對制粒機(jī)速度的調(diào)節(jié)和啟動；對現(xiàn)場信號的轉(zhuǎn)換計算包括溫度信號、壓力信號、濕度反饋信號

13、、加水流量信號、閥門開度反饋信號等。三、 燒結(jié)系統(tǒng)：主要的控制設(shè)備：混合料的傳輸皮帶、鋪底料傳輸皮帶、梭式布料器、混合料槽、圓輥給料機(jī)、燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)、單輥破碎機(jī)、主抽風(fēng)機(jī)、煤氣空氣助燃風(fēng)機(jī)、風(fēng)箱電動閥門等。通過下圖監(jiān)控畫面可以看到主要的監(jiān)控參數(shù)：從篩分系統(tǒng)來的鋪底料通過鋪三膠帶機(jī)進(jìn)入鋪底料料倉，通過重量顯示料倉的料位，來自制粒的混合料進(jìn)入料倉經(jīng)過布料器后落入燒結(jié)機(jī)。上圖為主要設(shè)備的啟動停止過程：進(jìn)行聯(lián)鎖啟動時順序為單輥破碎機(jī)-環(huán)冷機(jī)-燒結(jié)機(jī)-1#輥式布料器-圓輥給料機(jī)；停止過程遵循先啟后停的原則。主要的調(diào)速設(shè)備：根據(jù)工藝需要對圓輥給料機(jī)、燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)進(jìn)行速度控制。根據(jù)燒結(jié)機(jī)料層的厚度檢測和設(shè)定值來確定圓輥給料機(jī)的速度，燒結(jié)機(jī)根據(jù)生產(chǎn)質(zhì)量對燒結(jié)機(jī)進(jìn)行人工或自動速度調(diào)整，傳動