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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

6ES7222-1BF22-0XA8型号大全

提高现代化工厂部门之间物料搬运和内部运输的协调性,是实现生产全盘自动化的重要举措。传统物料运输车具有设备复杂、功耗大、投资高、污染环境等缺点,其中有轨运输车需铺设专门轨道,若生产程序改变,需重新铺设轨道,破坏路面,投资高;无轨运输车包括叉车及手推运料小车,均需专人驾驶,劳动强度大,运输效率低。 

本设计采用光电检测技术,以日本三菱公司生产的FX-2N可编程控制器为控制,通过编程实现智能控制。若生产工序改变,只需重新铺设光轨便可以相应改变。是一种新型、、的自动寻迹运输车,无人驾驶、、操作方便。可降低生产成本,提高生产效率。 

1系统总体方案 

系统总体设计框图如图1所示,直流电机固定在运输车底座下侧,驱动后轮前进,步进电机控制前轮转向,PLC作为控制系统,并与步进电机、直流电机及触摸屏相连,得到速度、位置和障碍物信息同时输出相应的控制命令到直流电机、电磁制动器及步进电机。触摸屏作为操作界面,给用户提供一个可视化的操作平台。

系统设计可划分为信号检测部分和控制部分。其中,信号部分包括轨道线设计、障碍物设计、速度设计,控制部分包括驱动控制设计、制动控制设计、转向控制设计。系统总体设计流程图如图2所示。

运输车循迹采取光电探测法的原理。在车体底部安装3只光电传感器,运输车在地板上按照引导线自动运行时不断地向地面发射红外光。由于光电管对不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点:当红外光遇到引导线时发生漫反射,反射光被装在运输车上的接收管接收,输出为低电平;如果遇到其他颜色则红外光被吸收,输出为高电平。可编程控制器便可根据3只光电传感器的状态编码为依据来确定引导线的位置和运输车的行走路线闭。运输车自动寻迹的位置状态编码如图3所示。

2系统硬件设计 

2.1 转向及驱动控制电路设计 

本设计运输车载重不过70 kg,对电机的负载能力有一定的要求,由于直流减速电机转动力矩大,可以产生较大转矩,因此选择xM4—1012型直流减速电机作为该系统的驱动电机,该电机自带一个小链轮,齿数z1为9,选取大链轮齿数z2为19,所以传动比i为:

正常运行时,运输车运行速度V为:

式中:n为直流电机输出转速,4 r,s;d为运输车驱动轮直径,14cm。

驱动电机连接电路图如图4所示。电机通电后经链条传动使驱动轮转动。本设计将PLC输出端Y2与两相继电器J5相连,当Y2低电平时,J5活动触点KM与触点l连接,电机正转;反之Y2高电平时,J5活动触点KM与触点2连接,电机反转。电机驱动器(CT一30lA9)通过J5连接电机,调整ADJ端子参数可以改变电机转速,到的路况输入信号,经过PLC控制单元进行计算并按的要求输出控制信号到Y2端,控制电机的正反转,从而实现运输车的前进、后退。 

如图5所示,PLC输出端Yo连接到步进电机驱动器的Pu(步进脉冲信号),Y1连接到DR(方向控制)。PLC根据传感器检测到的信号,进行程序控制,当运输车偏离引导线时,Yo接通,步进电机开始工作(初始设置为右转),当判断需要左转时,Y1接通,控制步进电机反方向转动。

2.2光电检测电路设计 

综合各种光电检测器件的性能及本设计的具体要求,采用RPR220型光电对管。其是一个化镓红外发光二管,而是一个高灵敏度硅平面光电三管。当发光二管发出的光反射回来时,三管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单,工作性能稳定。 

光电检测电路如图6所示。车体上的3个光电管对路径信息进行检测,将检测到的信号送到PLC输入端,从左至右记作:x1、x2、x3,当PLC检测到的信号为低电平时,则红外光被地上的引导线反射,表明运输车处在引导线上;反之运输车已经偏离轨道。光电传感器的输入电压为5 V,而整体设计中输入模块采用的电压为24 V。采用稳压管LM317,调整电位器使其输出电压恒为5 V,保证光电传感器的正常工作。

2.3测速传感器电路设计 

本设计采用测速传感器来运输车当前速度,其作用主要有: 

1)监控运输车速度变化,为弯道速度控制提供参考; 

2)实现速度的闭环控制,增加运输车稳定性。系统的主要控制对象是转向轮和驱动轮。测速传感器安装于运输车驱动轮附近,测速轮安装在靠近运输车驱动轮的轴上,测速轮上开有间隔均匀的30个小齿,即齿轮转动一周,测速传感器到30个脉冲。当运输车运行时,测速传感器不断输出脉冲,其脉冲个数存放到PLC的内部寄存器中。测速传感器电路设计如图7所示。根据式(3)计算出驱动轮每分钟转动的转数N,再结合驱动轮的直径就可算出运输车当前的运行速度V。

式中:n为测速轮每一周测得脉冲数,n=30;D5为测速传感器测速时段输出脉冲个数;t为测速时段的计数时间,ms。

2.4速度控制电路设计 

速度控制电路如图8。由传感器采集到的信号输入到PLC上,经PLC处理后传送到Y端,3个输出端Y11、Y12、Y13通过继电器J1、J2、J3分别连接不同的分压电路,电阻值的不同使得所分电压不同, 

同时电机驱动器(CT一301A9)输出发生变化,从而控制电机转速,实现速度控制。 

2.5避障电路设计 

障碍物检测电路设计如图9所示。在运输车的四周安装有红外光电传感器,其检测原理与路面检测相似,当运输车运行时,传感器检测到人或其他障碍物,输出为低电平,通过输入端传送到PLC,进行数据处理,输出报警信号,反之,输出高电平。

2.6制动电路设计 

制动电路设计如图10所示。运输车遇到障碍物或到站时,需要自动停止。停止由PLC编程控制,因此只需将输出端Y4连接制动装置即可。本设计由继电器J4动作进而通过电感的吸合作用带动绕在驱动轮上的皮带控制运输车的制动。

3系统软件设计 

运输车的控制采用模块化的结构,其基本思路是:将位置传感器来的道路信息、速度传感器来的速度信息和避障传感器检测到的障碍物信息经PLC处理,输出PwM信号到舵机和驱动电机。方向控制和速度控制系统分别构成两个闭环系统,两者可相互影响,比如根据路径识别的来控制速度,使得运输车在弯道上慢速,而在直道上快速。软件设计流程图如图11所示。

方向控制:运输车舵机是由舵轮、机械结构、步进电机和控制电路组成的一个位置随动系统。通过内部的位置反馈来实现舵轮输出转角正比于给定的控制信号。本设计将位置传感器反馈的路面信息、测速传感器测得的速度信息和避障传感器检测到的障碍物信息,经过PLC控制单元进行计算并按结果的控制要求向步进电机发出命令(PWM信号形式),通过对步进电机的正反转控制来实现舵轮的正反转,在脉宽改变时,使其自动变化到对应值。 

速度控制:直流电机转速的控制采用PWM(脉宽调制)调速方法。为进一步控制运输车速度,还需要引入闭环速度控制。利用位置传感器、速度传感器和避障传感器检测到的实时信息与期望速度之间的比较来确定输出到直流电机的PWM信号,从而确定加速或减速强度的大小。 

4结论 

本系统采用PLC作为控制器,采用机电一体化设计,已完成了样机制作,可实现物料的自动运输,目前处于程序优化阶段。相对于国内常见的轨道运输系统,本系统体积较小、安装方便,轨道铺设简单,根据生产工序粘贴轨道纸便可实现无人驾驶;生产工序改变时,重新铺设铁轨,不破坏路面,从而确保了自动运输车的平稳运行。该系统基于光学引导的思路实现简单,导向,可以大幅度降低生产成本,有利于加广泛推广和应用。该系统采用触摸屏对自动寻迹运输车进行控制,直接选择屏幕上的菜单,便可操作运输车。该系统配备了自动检测、报警及避障装置,加,大大减少了不事故的发生。(end)


一、引言 

在水源地内,多眼井星罗棋布在水库上。为了确保供水生产的、、连续。针对水厂制水过程的特点和控制系统的功能要求,我们采用基于西门子PLC的恒压力供水系统。 

二、编程控制器概述 

PLC即可编程控制器,是一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。电工(IEC)对PLC曾作了如下定义:“PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备,都应该按易于与工业控制系统形成一个整体。易于扩充其功能的原则设计。”这段话道出TPLC的特点和应用领域。其主要有以下特点: 

1.性高。为了满足工业生产对控制设备性的要求,PLC采用了微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成。 

2.环境适应性强。PLC具有良好的环境适应性,可应用于十分恶劣的工业现场。在电源瞬间断电的情况下,仍可正常工作,具有很好的抗宅间电磁干扰的能力,它一般对环境温度要求也不高。在环境温度-20至65度、相对湿度为35%至85%情况下仍可正常工作。 

3.灵活通用。在完成一个控制任务时,PLC具有很高的灵活性。,PLC产品L三经系列化,结构形式多种多样,在机型上又很大的选择余地。其次同一机型的PLC其硬件构成具有很大的灵活性,用户可以根据不同任务的要求,选择不同类型的输入输出模块或特殊功能模块组成不同硬件结构的控制装置。 

4.使用方便、维护简单。PLC控制的输入输出模块。特殊功能模块都具有即插即卸功能,连接十分容易。对于逻辑信号,输入输出均采用开关方式,不需要进行电平转换和驱动放大;对于模拟信号,输入输出均采用传感器仪表和驱动设备的标准信号。各个输入和输出模块与外部设备的连接十分简单。整个连接过程仅需要一把螺钉旋具即可完成。 

三、变频恒压供水系统控翻方案的设计与选择 

变频恒压供水系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成。系统主要的设计任务是利用恒压控制单元馒变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵,实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及变频水泵与J:频水泵的切换,同时还要能对运行数据进行传输。根据系统的设计任务要求,结合系统的使用场所,有以下方案可供选择: 

1.有供水的变频器+水泵机组+压力传感器。这种控制系统结构简单,它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上,通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然简化了电路结构.降低了设备成本,但对压力设定和压力反馈值的显示比较麻烦,无法自动实现不同时段的不同恒压要求,在调试时,PID调节参数的系统优化比较困难。调节范围小,系统的稳态,动态性能不易保。其输出接口的扩展功能缺乏灵活性,数据通信困难,并且限制了带负载的容量,因此仅适用于要求不高的小容量场合。 

2.通用变频器+单片机(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器。这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便,具有较高的性能价格比,但开发周期长,程序一旦固化,修改较为麻烦,因此现场调试的灵活性差,同时变频器在运行时,将产生干扰。变频器的功率越大,产生的干扰越大,所以采取相应的抗干扰措施来保证系统的性。该系统适用F某一特定领域的小容量的变频恒压供水。 

3.通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+组态软件十压力传感器。这种控制方式灵活方便,具有良好的通信接口,町以方便地与其他的系统进行数据交换:通用性强,由于PLC产品的系列化和模块化,用户可灵活组成各种规模和要求不同的控制系统。在硬件设计上,只需确定PLC的硬件配置和UO的外部接线,当控制要求发生改变时,可以方便地通过Pc机来改变存储器中的控制程序,所以现场调试方便。通过对以上这几种方案的比较和分析,可以看出“变频器主电路++PLC(包括变频控制、调节器控制)十组态软件十压力传感器”的控制方式适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于的优点,又能达到系统稳定性及控制精度的要求。 

四、变颏恒压供水控制器性能特点 

1.节能。优化的节能控制软件,使水泵实现大限度地节能运行。由电机学公式可知。系统电机功耗与电机转速成立方关系,在压力不变时。水泵出水量与电机转速成上E比。本设备采用恒压量:r作方式。当用水量减小时,系统保持管嗍恒压,通过降低水泵转速来减少供水量,耗电量按立方特性降低。根据实际用水情况设定管网压力,自动控制水泵出水量,减少了水的跑、漏现象。 

2.设备投资省、占地面积小。本系统与其它供水方式比较,由于主要设备只是控制柜及水泵,省去了大量的设备占地面积,从而大幅度节省了上建投资,而且就设备本身而言,供水量越大,采用变频恒压供水设备的价格优势就越显著。 

3.设备运行合理、性高、配置灵活。采用闭环调节控制技术,达到了恒压供水,避免了由于压供水造成的电能浪费。变频器采用软起动工作方式,了直接起动对电网的冲击和干扰,避免了水泵启动时大电流和水压突增的情况,减少对供电电网的冲击,降低了电机及电气元件的故障率。 

4.联网功能。采用全中文工控组态软件一Kingview,实时监控各个站点,如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量,累积每台泵的出水量,同时提供各种形式的打印报表,以便分析统计。 

5.减少污染。由于变频恒压调速宜接从水源供水,减少了原有供水方式的二次污染,防止了很多传染疾病的传染


通讯线的连接

RS-485通讯线的连接

RS485通讯线请使用屏蔽双绞线,通讯线长度不能过1000米。在通讯线长度大于100米的条件下进行通讯时,为减少反射和回波,增加阻值为120欧姆的终端匹配电阻,终端匹配电阻应加在RS485通讯线的远两端。

RS-232通讯线的连接

RS232通讯接口位于仪表的背面,它不仅可以和计算机之间进行通信,还可以和串行打印机等外部设备进行通讯。通讯线长度不能过10米,一般在3米以内。

电源线的连接

中仪电子生产的无纸记录仪(包括黄屏无纸记录仪、蓝屏无纸记录仪、彩色无纸记录仪和多功能无纸记录仪等和类仪表)供电电源为AC85~265V范围内正常工作。仪表后面板电源接口上N、L接交流电源,GND(FG)是保护地,把GND(FG)接到大地可有效的防止静电干扰。

接上电源检查仪表是否正常,若有异常,请不要连接输入信号线。

信号线的连接

1)热电阻接线方法:电阻一端接仪表通道D端子,另外两端接仪表通道B、C端子。
2)热电偶接线方法:热电偶正端接仪表通道C端子,负端接仪表通道B端子。
3)线性电流0-10mA或4-20mA接线方法:接仪表通道A B端子之间并联500欧姆或250欧姆的标准电阻,使线性电流转换为线性电压,剩下的接法同线性电压。
4)线性电压0-5V或1-5V接线方法:电压正端接仪表通道A端子,负端接仪表通道B端子。


一、系统概述: 

本公司为机械厂家做的16区单螺杆挤出机,其控制单元含主机加热系统,主机调速系统,牵引的控制系统,切割控制系统以及一些保护功能。其工作过程,螺筒,模具加热,到达设定温度后保温一定的时间,开启主机挤料,出料后开启牵引,在屏幕上设定切割长度,达到设定长度后启动切割机。
二、系统要求 
二、系统要求 

(1)挤压系统 

挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具,塑料经过挤压系统而塑化成均匀的熔体,并在这一过程中所树立压力下,被螺杆连续的挤出经过模具形成制品。 

(2)传动系统 

传动系统的作用是驱动螺杆,提供螺杆在挤出过程中所需求的力矩和转速,通常由电动机、减速器和轴承等组成。目前用的多的驱动是变频器,变频器输出的稳定与否直接关系到挤出的稳定性。 

(3)加热冷却系统 

加热与冷却是塑料挤出过程中的必要条件: 

1、如今挤塑机通常用的是电加热,分为电阻加热和感应加热,加热片装于机身、机脖、机头各局部。加热安装由外部加热筒内的塑料,使之升温,以到达工艺操作所需求的温度。 

2、冷却安装是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。其作用是扫除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量,以防止温度过高使塑料合成、焦烧或定型艰难。机筒冷却分为水冷与风冷两种,普通中小型挤塑机采用风冷比较适宜,大型则多采用水冷或两种方式分离冷却;螺杆冷却主要采用油冷,目的是增加物料固体保送率,稳定出料量,同时提高产品质量;但在料斗处的冷却,一是为了增强对固体物料的输送作用,避免因升温使塑料粒发粘堵塞料口,二是保证传动局部正常工作。 

(4)自控系统 

自控系统包括触摸屏,plc,压力传感器,温度传感器及一些执行器件等。自控系统是人和机器的一个接口,机器的所有参数都要在这里设定,监控以及机器的启停。反应一个机器的自动化程度和性就在这里体现。 
一 、系统概述 

工程范围:为日产2500吨新型干法水泥生产线提供完整的集散控制系统(DCS),满足水泥生产需要,为生产水泥提供稳定性。 

控制系统设计的总体目标 

•为生产水泥提供的运行环境; 
•提高整个水泥生产线的自动化水平; 
•实现机组运行,提高运行经济性; 
•提高运行人员工作效率,满足机组运行值班要求; 
•提益,降低能耗。 

二、系统设计及应用时的设计思想 

1、 功能设计:体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力(报警、分析、指导、处理等)及的控制策略等,以大限度提益,降低能耗为设计思想。具体如下: 

对象控制 

•按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成,达到能量平衡。 
•机组、、运行和启停。 
提高机组运行的技术经济效益 
•机组在额定参数的上限运行,使机组处于运行工况。 
•实现高自动化投入率,提高性,减少误操作,降低事故率。 

完善的操作指导和事故分析手段 

•机组的运行工况可由很多监测参数反映出来,当运行工况出现异常时,一方面进行驰功能及过程制约机制的实行,一方面提供相关参数、趋势、图表等方式通知运行人员及时处理。 
•操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能,有助于机组的日常管理和事故分析。 
•、便捷的系统在线维护。 

2、 系统设计:体现DCS的高性、性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下: 

性设计 

•所有部件标准化、通用化、模块化。 
•控制系统按分层、分散、自治的原则。 
•所有I/O模件均为智能化设计,采用隔离措施,具有高共模抑制比和差模抑制比。并具有软件数字滤波和偶发干扰的措施。 

维护性设计 

•系统自诊断至通道级。 
•选用模块化的功能组态软件,提高软件透明度。 

扩展性设计 

•采用工业以太网网络结构,通讯速率100mpbs,主干网采用冗余环网,各子站通过双绞电缆挂接在主干网络上,有强的通讯扩展能力。 
•提供与其它系统的通讯接口,如工业以太网、PROFIBUS DP或MODBUS。 

开放性设计 

•支持标准数据接口,如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。 
•支持SIS系统,实现对DCS数据的监控。 

三、系统配置与功能实现 

根据水泥生产的特点和实际I/O点的设计分布情况,进行以下设计方案,设计的基本功能包括:原料配料系统、生料磨系统、生料均化系统、烧成系统、窑头系统、煤磨系统、电力系统、报警系统以及趋势图等,系统按工艺流程分别介绍如下: 

1、原料配料系统 

控制系统主要对水泥生产所需原料铁粉、砂岩和石灰石的料位计进行自动化控制,实现各原料间的合理、配比。配料的目的是为了确定各种原料、燃料的消耗比例和、高产、低消耗地生产水泥熟料。其原则是:配制的生料易磨易烧,生产的熟料,生产过程易于操作控制和管理,并简化工艺流程。 

2、生料磨系统 

粉磨是将小块状(粒状)物料碎裂成细粉的过程。生料磨是将原料配合后粉磨成生料的工艺。主要包括生料磨、选粉机以及粉尘回收功能等。合理的生料磨系统对保证生料质量和产量,提高熟料的质量和产量,降低单位产品电耗等有重要意义。 

3、生料均化系统 

生料均化是采用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应”,使生料粉向下降落时切割尽量多层料面予以混合。同时,在不同流化空气的作用下,使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用,有的区域卸料,有的区域流化,从而使库内料面产生径向倾斜,进行径向混合均化。 

4、烧成系统 

烧成系统是将生料转变为熟料的过程,直接决定水泥的产量和质量、燃料和衬料的消耗以及回转窑的运转。其关键技术是悬浮预热技术、分解炉和回转窑,分别承担水泥熟料煅烧过程的预热、分解以及烧成。 

5、窑头系统 

窑头系统的篦式冷却机作用在于、快速地实现熟料与冷却空气之间的气固换热。在对熟料骤冷的同时,还有对入窑二次风及入炉三次风得到加热升温任务。 

6、水泥粉磨及包装为后期工程,暂未开工。 

7、电力系统 

主要是对生料电力室高压柜和烧成电力实高压柜实现实时监控。 

8、网络配置 

水泥生产的各个控制站为分散,此时系统的很大程度上取决于控制网络的稳定性。冗余光纤环网技术的设计与采用使得我们的过程控制网络为,大大提高了整个系统的系数。本控制系统硬件结构如下图所示:

系统从硬件结构上可分为: 

(1)操作员站(OS站)和工程师站(ES站) 

DCS系统配置4套立的操作员站(OS站),其中远程配料、生料磨粉、烧成窑尾窑中、窑头及煤磨一个OS站,即4个操作员站(每个操作站带24寸液晶显示器),在控制室还配有一个ES站。每套OS均采用成熟、的DELL商用计算机。 

OS站为操作员提供图形、列表、操作、历史数据再现等,可在打印机上输出。运行bbbbbbs XP多任务网络操作系统下的WINCC6.2应用软件。所有OS站均为值班配置,图像、操作、数据一致,实现现场启停、监控、数据存储的运行操作。 

系统配置1套工程师站(ES站),采用成熟、的DELL商用电脑。 

ES站主要完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下装,完成对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备。运行bbbbbbs XP多任务网络操作系统下的STEP7v5.4、WINCC6.2应用软件。 

可由电气人员通过工程师站对系统进行组态、维护。工程师在授权的情况下,可以在现场对系统进行在线或离线修改。同时,所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看,增加了用户对系统掌握的程度,以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时,可运行与操作员站相同的软件。 

整个系统配置2台网络打印机,用于记录打印和CRT图象拷贝。打印机选用HP网络打印机。 

(2)远程I/O站 

系统由西门子CPU和亿维UNIMAT的远程I/O站配合组成,每个分布式I/O站都采用亿维的UNIMAT的UN 300系列模块,通过153接口模块和S7-400控制站进行PROFIBUS-DP通信。其中有UN 300系列的UN 321-1BL00-0AA(32DI),UN 322-1BL00-0AA0(32DO),UN 331-1KF01-0AB0(8AI),UN 331-7KF02-0AB0(8TC),UN 332-5HD01-0AB0(4AO)等,既节省了成本,又降低了能耗。 

(3)冗余的通讯网络 

CP443-1作为标准的工业以太网连接装置,在物理层上采用高防护等级的通讯线缆,工业以太网的卡件上带有CPU可以立处理通讯信号。高速工业以太网是在工业以太网的通讯协议的基础上,将通讯速率提高到了100M/s。SIMATIC NET 中的高速以太网采用了全双工并行(FDX)通讯模式,这种模式允许站点同时发送和接收数据,通讯速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速以太网上还采用了交换技术,利用交换机模块将整个网段分成若干子网,每个子网都可以立地形成一个数据通讯网段,可以大大地提高通讯效率。普通以太网上由于网段上数据通讯阻塞的存在,使得网络上实际通讯技术只有40%,采用了全双工并行通讯技术和交换技术后,使得网络的通讯能力得以充分地利用。

DCS统计汇总表(I/O) 

四、水泥生产的控制要点及策略 

水泥生产工艺设备单机容量大、生产连续性强、对快速性和协调性要求高。为了提高企业的生产效率与竞争力,自动控制的实施至关重要。采用西门子的CPU和亿维UNIMAT的远程I/O站配合组成,能够很好的满足水泥行业以开关量为主、模拟量为辅且伴有少量调节回路的控制要求。 

1、 石灰石破碎及输送系统 

石灰石破碎及输送系统设备存在工艺联锁关系,采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制。 

石灰石破碎及输送系统的控制难点在于石灰石破碎机喂料量的自动控制,以破碎机功率的变化来自动调节板喂机的速度,使其速度保持在要求的范围内运行,不致于由于板喂机速度过高而使石灰石料仓的料卸空,来料直接落在板喂机上,对设备起到一定的保护作用。

 
图2 原料配料系统图(参考《原料配料系统1.bmp》)

2、 生料制备系统

 
图3 生料粉磨流程图(参考《生料磨1.bmp》)

生料制备系统的工艺流程范围:始自原料调配站的库底,止于生料均化库的库,包括原料调配及输送,包括原料粉磨、生料输送入库。控制要点与策略如下: 

■ 生料质量控制(QCS)系统 

QCS系统(质量控制系统)在水泥生产中被广泛应用。生料质量控制(QCS)系统由在线钙铁荧光分析仪、计算机、调速电子皮带秤等组成。智能在线钙铁荧光分析仪可进行自动取样、制样,并进行连续测定,由QCS系统进行配料计算,并通过DCS对电子调速皮带秤下料量进行比例调节和成分控制,使生料三率值保持在目标值附近波动,从而大幅度提高生料成分合格率和质量稳定性。 

■ 生料粉磨负荷控制系统 

生料粉磨控制系统的控制难点在于磨机的负荷控制。当入料水分、硬度发生变化时,系统通过调节入磨物料量来保证磨机处于负荷稳定的粉磨状态,避免堵磨或者空磨发生。对负荷自控系统通常采用的调节方法有:一是设置一个入磨量常数,稳态下的选粉机回粉入磨量加新喂料量与之相等;二是以提升机功率或者磨机电耳信号分别作为主控或监控信号适时调节;三是以选粉机回粉、提升功能、电耳等信号进行数学模型分析控制或值控制。 

立磨大多采用常数控制,球磨则多采用电耳或者提升机功率信号调节。 

3、 生料均化库控制

 
图4 生料均化库流程图(参考《生料均化系统1.bmp》)

■ 生料预均化系统 

生料预均化是通过控制均化库底卸料电振机来实现的。生料预均化库通常为长条形库,库底卸料电振机共26台分为两组,每组13台,每台均能单实现时间程序控制,两组电振机由一台可编程控制器(PLC)按一定时间程序进行卸料控制,从而达到不同时间进的料按一定比例预均化后进磨。 

■ 生料均化系统 

生料均化是靠具有一定压力的空气对生料进行吹射均化。通常在库底设置了充气装置,采用时间顺序控制策略,依据时序开停库底充气电磁阀,使物料流态化并翻腾搅拌,生料混和达到均化目的。 

■ 计量仓料量的自动控制系统 

利用计量仓的仓重信号自动调节生料库侧电动流量阀的开度,使称重仓的料量保持稳定,从而保证计量仓下料量的稳定。 

■ 生料均化库下料控制 

在生产过程中,烧成带温度一般要求控制在一个合适的范围,因为它对熟料的质量至关重要。将生料量、风机风量与烧成带温度结合起来设定生料下料量的设定值,该系统通过自动调节,利用固体流量计的反馈值自动调节计量仓下电动流量阀的开度,使生料稳定在设定值上,从而使得入窑的生料保持稳定,终窑系统的稳定运行。 

4、 煤粉制备系统

 
图5 煤粉制备流程图(参考《煤磨系统1.bmp》)

■ 出磨气体温度的自动控制 

出磨气体温度直接关系到出磨成品水分和系统运转问题。为了确保生产出合格的煤粉,同时还要保证系统温度不能过高,控制系统中设置了磨机出口气体温度自动控制回路,通过改变磨机进口冷风阀门开度控制磨机出口气体温度稳定。 

■ 磨机负荷自动控制 

煤粉仓内煤粉量变化过大会影响煤粉喂料部分计量精度,在正常生产中煤粉仓中煤粉量应尽量恒定;同时也要保磨机的正常运转,防止“满磨”。采用了由磨机电耳信号自动调节磨头定量给料机喂料量的自动控制回路。 

5、 烧成系统

 
图6 烧成窑尾流程图(参考《烧成系统1.bmp》)

■ 分解炉喂煤量的计量与自动调节 

分解炉的温度是保回转窑正常运行的一个重要控制参数。在生料量不变时,燃料和空气的混和比例要正确地控制。故对分解炉的温度进行计量,以便实现优化控制,通过自动增减煤量对分解炉的温度进行调节,使其控制在所需要的设定值上。既能使分解炉保持的分解率,又不使其因温度过高而导致生料粘结,影响窑系统的正常运行。 

■ 预热器出口压力调节 

预热器出口压力是反应系统风量平衡的一个主要指标,主要通过调节高温风机阀门开度来实现预热器出口压力的控制。 

■ 预热器自动吹扫装置 

由计算机按一定的时间顺序规律定时接通相应的各级预热器上的电磁阀,轮流打开压缩空气管路,对预热器进行逐级吹扫,以防结皮堵塞影响预热器系统的正常运行,吹扫时间人工设定,一般为5s~20s。

 
图7 烧成窑头流程图(参考《窑头系统1.bmp》)

■ 窑头负压自动控制 

窑头负压表征窑内通风及冷却机入窑二次风之间的平衡。根据窑头负压自动调节电收尘器排风机进口阀门开度,以控制窑头二次风量、窑尾三次风量、窑头废气量三者的平衡,从而稳定煅烧和冷却熟料之间的平衡。 

■ 回转窑的转速控制 

采用的策略是在稳定生料量、燃料量的前提下,通过对回转窑转速进行适当调整以维持整个窑系统的均衡稳定生产。 

■ 篦冷机一、二室风量自动调节 

二次空气对于窑内燃烧的好坏、工作的稳定性和煅烧过程中的燃料消耗都有很大的影响。该系统控制目的就是通过稳定一、二室风量,从而稳定入窑新鲜空气量,为窑的稳定运行提供条件,采取一室风量调一室风机阀门开度,二室风量调二室风机阀门开度的控制策略。 

■ 篦冷机料层厚度自动调节 

控制篦冷机料层厚度,一则稳定二次风温,以稳定窑的正常运行,二则可使熟料达到冷却。因篦冷机料层厚度难以检测,故在控制策略中采用篦下压力调篦速,以稳定篦冷机料层厚度。对于二段式篦冷机而言,还涉及到一、二段篦速比例调节。 

6、 废气处理系统 

废气处理系统的关键在于对增湿塔的喷水量的控制,控制策略根据增湿塔出口温度控制喷嘴个数,以增湿降温提高电收尘器的收尘效率,增湿塔出口温度一般控制在130 度左右。 

7、 水泥粉磨与输送系统 

■ 喂料量控制 

喂料量要求均匀、稳定,以磨音信号和出磨提升机的功率来调节入磨喂料量 

■ 出磨气体温度的自动控制 

通过对磨机通风量的调节来控制出磨气体温度 

■ 选粉机的调节与控制 
■ 熟料的存储与输送 

输送与存储设备之间存在工艺联锁关系,采用“逆流程启动,顺流程停车”原则对设备进行顺序控制 



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