水泥生产中的烧成系统由于设备台数多,设备功率较大,设备分散,且电力拖动复杂等,要求有可靠的联锁控制才能保证正常生产。虽然目前水泥烧成过程在很大程度上仍然依赖于操作人员的经验,但可编程序控制器(以下简称PC)在该系统的应用,仍然具有其价值和意义。
1 控制系统的硬件设计
1.1 烧成系统的主要设备及控制要求
本文所介绍的烧成系统主要由Φ3.5m×145m回转窑、2.13m×13.5m篦式冷却机、锤式破碎机及熟料输送系统(皮带输送机)等设备组成。该系统设备的联锁要求如图1所示。该系统在起动或停机时,必须按一定的时间、顺序要求控制,才能正常工作。尤其是当系统中某一台设备由于故障而停机时,相关设备必须及时停机,以免事故扩大。采用PC控制以前,该系统多采用分散或集中手动控制。由于控制线路故障或操作失误等原因,容易造成堵料、烧坏设备等事故。特别是故障停机程序,用继电器线路难以实现。而PC由于可靠性高,可用软件代替硬件实现联锁、时序、顺序等控制,同时易于被广大工程技术人员所掌握而得到广泛的应用。实践证明,在水泥烧成系统采用可编程序控制器进行控制,达到了简化外部控制线路,强化系统控制功能,满足工艺要求之目的。
图1 水泥烧成系统部分设备连锁图
1.2 控制系统元器件选择、控制线路设计
鉴于水泥生产过程的特点,控制系统的设计必须具有较高的可靠性。所以,在设计过程中,除了选用可靠性高、使用寿命长的元器件外,还从系统操作方式的设置、PC与配电设备的接口、抗干扰、系统故障诊断等方面采取措施,保证了该系统一次点火试车成功。
1.2.1 元器件的选择及其特点
本系统选用了日本富士电机公司生产的NB1系列PC作为主控器。其特点是:①可以以一点为单位对输入/输出点进行任意配置;②采用可充电锂电池保存程序,免除了定期更换电池的麻烦;③指令功能丰富,有顺序指令43条,数据指令47条;④数据寄存器、I/O继电器、内部继电器既可以以字节(16位)为单位读写,也可以以位为单位读写,为简化程序编写提供了条件;⑤具备参数设置功能和故障函数继电器,便于通过编程来控制PC本身的运行和实现对外部设备的故障诊断;⑥可以在线编辑程序;⑦最大I/O点数可达334点;⑧可以与上位机联接,易于组成生产线集散控制系统。
