石灰回转窑PLC控制系统

1.1设计目标

基于“集中管理，分散控制”的模式，数字化、信息化工程的思想，着眼于企业“管控一体化”信息系统的建设，建立一个先进、可靠、高效、安全且便于进一步扩充的集过程控制、监视、管理于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个工艺过程及全部生产设备的监测与自动控制。

1.2项目概述

本项目是天铁石矿回转窑工程，本工程分二期建设，一期工程建设1座600t/d回转窑(于2006年11月投产)，二期再建设1座600t /d回转窑(于2008年5月投产)，但相应的辅助设施按2座窑规模一次建成。其工艺是将运来的石灰石原料送入贮仓，贮仓中的石灰石经仓下的振动给料机给出，经带式输送机转运后送至筛分楼筛分，>18mm的筛上料经带式输送机送入回转窑中煅烧;而<18mm的筛下料进入贮槽暂存后再经汽车运出。

筛上料由带式输送机送入预热器顶部料仓，然后由溜料管将石灰石(白云石)分布到竖式预热器内预热，经过预热的物料由液压推杆推出，经转运溜槽进入回转窑中，物料在回转窑内经过焙烧分解，热烟气进入预热器。烟气在预热石灰石后经过带式除尘器除尘后由除尘风机排入大气。焙烧好的石灰石进入竖式冷却器，冷却器的底部送入冷空气冷却，通过振动给料机排出至集料斗。冷空气在冷却器内冷却物料的同时被加热，经窑头罩进入窑内，作为燃料燃烧的二次空气，回转窑采用煤气为燃料。

出窑后的石灰经带式输送机送入成品仓上的振动筛筛分，<3mm的筛下料进入碎石灰料仓装入汽车后外运，而>3mm的筛上料经带式输送机分别送入石灰贮仓。

窑体装置和辅助设备的运行与监视将在控制室中实现完全自动化控制，通过人机界面实现电气设备的起动和停止、仪表参数监测，被控参数的闭环调节、控制系统报警和生产过程报警以及数据归档等功能，使整个回转窑能够实现生产的自动化和管理的自动化，大大减少工人的劳动强度，提高企业的自动化水平，提高了生产率，并合理的节省了能源。

二.系统组成

2.1PLC控制系统

为了保证整个系统安全可靠和生产的连续性，提高自动化水平，适应回转窑工艺要求，并且从该系统I/O测点较多等方面考虑到系统对设备的硬件条件要求较高以及以往的使用情况，我们采用以西门子S7-400PLC为核心的集中和分散相结合的计算机控制系统，由中央控制室、现场PLC控制站、远程I/O站组成。

☆中央控制室：设监控计算机、打印机等，负责对整个回转窑工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监控、管理、历史数据存储以及报表打印;另外还设一台网关服务器，负责工控网络和企业内部管理网络之间的访问控制;

☆现场PLC控制站：由带DP接口CPU模块(CPU414和CPU416)、以太网模块(CP443-1)和I/O模块组成，通过高速、实时的工业以太网与中央控制室进行通讯;

☆远程I/O站：由DP从站接口模块(IM153-1)、I/O模块、电子皮带秤和变频器组成，通过Profibus-DP现场总线与现场PLC控制站进行数据通讯。

该回转窑控制系统由三套(一期两套、二期一套)西门子PLC的S7-400系统组成。一套S7-414和ET200M远程站用于原料工段、循环水和空压机站的控制，一套S7-416用于1#窑体和成品工段控制，一套S7-414用于2#窑体控制。主站CPU都放置在主场房内，三套PLC系统通过工业以太网与上位监控系统通讯实现集中管理分散控制。

S7-400特点：

? 功能强大的PLC，适用于中高性能控制领域

? 解决方案满足最复杂的任务要求

? 功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案

? 实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如

? 用户友好性强，操作简单，免风扇设计

? 随着应用的扩大，系统扩展无任何问题

ET200M站：

接口模块IM153用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接而组成分布式I/O系统，各种I/O模块插入有源总线模块内,可在线更换模块，实现带电插拔功能。各分站放置在相应的配电室内，便于以后进行扩展，并且大大减少电缆和工程施工量。

PROFIBUS现场总线：

用于现场控制主站与现场远程ET200M分站之间的数据通讯，传输介质为屏蔽双绞线，通讯速率为9.6K -12Mbps。

???用一根串行的数字总线替代传统的并行24V 信号和 4...20 mA 模拟信号;

???通过一根双芯屏蔽电缆连接中央控制器和现场设备;

???对于所有的设备，只需要一个通用的组态和工程工具 ;

???连接不同厂商的设备 ;

???开放的、不依赖于厂商的现场总线，并符合IEC 61158国际标准。

2. 2 上位监控系统

上位机监控系统设一台工程师站和四台操作员站，选用原装研华工业控制计算机，每台机器上装有网络通讯卡CP1613，它们各通过工业以太网与三套S7-400系统的通讯处理器CP443-1通讯口连接，实现了数据交换。

监控组态软件不仅有监控和数据