OPTO22PAC控制器在石灰窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用-工業(yè)控制
引言
隨著舞陽(yáng)鋼鐵公司新的100萬(wàn)噸生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)，作為新生產(chǎn)線(xiàn)煉鋼部分的配套工程，在原來(lái)兩座石灰豎窯的基礎(chǔ)上，新建兩座單窯生產(chǎn)能力150T/D的石灰豎窯。石灰是煉鐵、煉鋼生產(chǎn)中必不可少的原料之一。石灰品質(zhì)的好壞直接影響著鋼鐵的質(zhì)量，因此，采用先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)于提高煉鐵煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，有十分重要的意義。
一、自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
石灰窯生產(chǎn)的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在豎窯的加料口加入石灰石，經(jīng)過(guò)煤氣燃燒，煅燒成生石灰，輸出到成品料倉(cāng)?？刂葡到y(tǒng)主要包括石灰石篩選、上料系統(tǒng)，煅燒系統(tǒng)，冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)，助燃空氣循環(huán)系統(tǒng)，廢氣除塵循環(huán)系統(tǒng)，成品出窯、運(yùn)輸系統(tǒng)以及配套的煤氣加壓泵站、液壓站。新建石灰窯工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，所有設(shè)備具備機(jī)旁手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種控制模式，并具備設(shè)備故障診斷報(bào)警功能。
根據(jù)用戶(hù)和工藝設(shè)計(jì)的要求，石灰窯的控制系統(tǒng)分為三級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。分別為車(chē)間生產(chǎn)管理級(jí)、窯前生產(chǎn)操作級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)。
1、車(chē)間生產(chǎn)管理級(jí)
面向生產(chǎn)管理人員，使用微軟的SQL 2000作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，對(duì)生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、產(chǎn)生各種生產(chǎn)報(bào)表。
2、窯前生產(chǎn)操作級(jí)面向生產(chǎn)操作人員，由兩套工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為HMI,在HMI的監(jiān)控畫(huà)面上顯示各種設(shè)備的工況參數(shù)，并通過(guò)HMI來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)情況可選擇半自動(dòng)、全自動(dòng)工作模式。當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)異常時(shí)，在HMI上顯示報(bào)警信息。正常情況下，兩臺(tái)HMI分別監(jiān)控兩座豎窯的情況，在一個(gè)HMI出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可互為冗余，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
3、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)
面向生產(chǎn)過(guò)程，由過(guò)程控制器以及現(xiàn)場(chǎng)智能I/O處理器、各種模板構(gòu)成，為基礎(chǔ)測(cè)控級(jí)。完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大量壓力、溫度、流量的采集和處理，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)由振動(dòng)給料篩、板鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)、電子秤量斗、單斗提升機(jī)，拖板出料機(jī)、卸料閘板、振動(dòng)給料機(jī)構(gòu)成的豎窯篩選、加料、卸料系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)原料的篩選、加料、卸料的自動(dòng)化。在出料過(guò)程中為保證石灰豎窯的密閉型，必須確保上下卸料閘板只有一個(gè)同時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)。煤氣加壓機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)是變頻器控制下的羅茨風(fēng)機(jī)，通過(guò)對(duì)煤氣壓力、助燃空氣壓力、冷卻空氣壓力的PID調(diào)節(jié)，達(dá)到恒壓控制的要求?？刂葡到y(tǒng)不間斷的對(duì)煤氣壓力進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)煤氣壓力過(guò)低，危及到生產(chǎn)的安全進(jìn)行時(shí)，立即自動(dòng)切斷煤氣截止閥。按照工藝要求窯頂廢氣壓力必須控制在-0.2Kpa到+0.2Kpa的允許范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)引風(fēng)機(jī)入口閥開(kāi)口度的PID調(diào)節(jié)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？刂葡到y(tǒng)還包括除塵、液壓站、帶式輸送機(jī)、刮板機(jī)、以及各種電動(dòng)閥門(mén)的控制。
二、系統(tǒng)硬件選型及特點(diǎn)
為了滿(mǎn)足以上的設(shè)計(jì)要求，在本項(xiàng)目中我們選擇了美國(guó)OPTO22公司推出的基于以態(tài)網(wǎng)的過(guò)程自動(dòng)化控制器SNAP-PAC-S1。
SNAP-PAC-S1
過(guò)程控制器CPU為主頻266MHz、32位、帶浮點(diǎn)協(xié)處理器，內(nèi)存為32M的RAM、8M電池后備RAM、16M的Flash EEPROM,提供強(qiáng)大的處理能力和運(yùn)算功能。PAC控制器可以同時(shí)運(yùn)行32個(gè)任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)智能I/O單元完成PID功能，適應(yīng)實(shí)時(shí)工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的要求。能夠處理多種自動(dòng)控制任務(wù)，包括開(kāi)關(guān)量、模擬量、串行數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)。PAC控制器有支持多種通訊協(xié)議，帶有2個(gè)RS-232接口、1個(gè)RS-485接口。PAC-S1控制器帶有兩個(gè)獨(dú)立的10/100M自適應(yīng)Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)軟件配置及可以實(shí)現(xiàn)控制器、智能I/O處理器的冗余，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分段的辦法把控制網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)可靠隔離。
由于本項(xiàng)目使用的開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)比較多，開(kāi)關(guān)量選擇的是32通道輸入模塊SNAP-IDC32和32通道輸出模塊SNAP-ODC32，以及配套的信號(hào)轉(zhuǎn)接板SNAP-IDC-HDB和SANP-ODC-HDB。根據(jù)工藝的需要智能I/O處理器選擇了帶PID調(diào)節(jié)的SNAP-B3000-ENET。
本系統(tǒng)選用的硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如下所示：
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控制系統(tǒng)共有輸入、輸出信號(hào)近800點(diǎn)，其中包括開(kāi)關(guān)量輸入/輸出信號(hào)、4-20mA輸入/輸出信號(hào)熱電偶、熱電阻信號(hào)。
1.控制器SNAP PAC-S1 1塊
2.智能I/O處理器 SNAP B3000-ENET 2塊
SNAP ENET-S64 4
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