武中華

摘要：本文以石灰窯的自動(dòng)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，研發(fā)的自控系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)石灰豎窯的自動(dòng)上料、布料、排料、空燃比調(diào)節(jié)等。本文從生產(chǎn)工作實(shí)際出發(fā)，結(jié)合山東富倫鋼鐵有限公司生產(chǎn)的實(shí)際情況，詳細(xì)闡述了石灰窯的工藝設(shè)計(jì)，及西門子PLC可編程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和控制流程，利用Step 7、Wincc軟件進(jìn)行系統(tǒng)硬件及軟件的組態(tài)和編程，為控制系統(tǒng)的順利實(shí)現(xiàn)提供了有利保證。

關(guān)鍵詞：石灰窯 計(jì)算機(jī)控制 PLC系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00

1 概述

活性石灰石由自卸汽車從礦山運(yùn)入車間貯料場(chǎng)，或直接卸入上料系統(tǒng)的受料倉(cāng)。貯料場(chǎng)內(nèi)石灰石的上料采用ZLG50型輪式裝載機(jī)，在1#膠帶輸送機(jī)中部設(shè)有地面式受料倉(cāng)。受料倉(cāng)下口設(shè)有電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)，用于向1#膠帶輸送機(jī)上均勻供料。石灰石經(jīng)1#膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)送往原料篩分室，直接給入振動(dòng)篩，篩下碎料（<40mm）落入碎石倉(cāng)，倉(cāng)下設(shè)有電動(dòng)閘門，定期由汽車將碎石料運(yùn)出車間。振動(dòng)篩的篩上合格石灰石卸入窯前料倉(cāng)。

窯前料倉(cāng)下設(shè)有電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)，根據(jù)套筒窯裝料要求，定時(shí)將倉(cāng)內(nèi)貯存的合格粒度石灰石給至2#膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)裝入稱量料斗，經(jīng)稱量斗稱量后裝入料車內(nèi)，4t卷?yè)P(yáng)機(jī)將料車提升至環(huán)形套筒豎窯窯頂，將料車內(nèi)的石灰石加入窯頂布料系統(tǒng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)布料器進(jìn)入窯內(nèi)。在窯頂設(shè)一料位探尺顯示窯內(nèi)的料位。布料系統(tǒng)設(shè)有密封閘門，它與旋轉(zhuǎn)布料器下部的料鐘互鎖，可以避免在向窯內(nèi)加料時(shí)外界空氣的進(jìn)入。物料經(jīng)過(guò)窯內(nèi)的預(yù)熱帶、上部逆流煅燒帶、中部逆流煅燒帶、下部并流煅燒帶和冷卻帶，在煅燒區(qū)均勻布置的燒嘴將混合煤氣與助燃空氣混合后，再與驅(qū)動(dòng)空氣充分混合，燃燒產(chǎn)生的高溫使石灰石中的CaCO3分解，分解析出的CO2與煙氣一起經(jīng)預(yù)熱區(qū)降溫后從窯頂排出。分解完成的活性石灰在冷卻區(qū)將從下部流入的冷卻空氣加熱，冷卻的活性石灰經(jīng)出灰裝置進(jìn)入窯底貯料倉(cāng)，通過(guò)出灰機(jī)和出灰臺(tái)進(jìn)入窯底料倉(cāng)，最后由振動(dòng)出灰機(jī)排出窯外。

1.1石灰窯的主要參數(shù)

（1）窯體主要參數(shù)：①有效高度21.7m。②有效容積150 m3。③窯襯外徑4.6m。④窯襯內(nèi)徑3m。⑤高徑比7.58 。⑥焙燒帶高度5m。⑦燒嘴：低壓套筒式。⑧燒嘴數(shù)量：2排共28只。⑨上下排燒嘴距離：2.5M。⑩上下排燒嘴布置：平面對(duì)稱、上下錯(cuò)排。

（2）煤氣與助燃空氣參數(shù)：①煤氣熱值：850～950KCaL/NM3；②空氣過(guò)剩系數(shù)：1.05～1.15。

1.2控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)采用STEP7-400系列可編程控制器，用Profibus掛ET200和STEP7-300功能模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)該500t/d石灰窯所有設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)監(jiān)控，主要實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝設(shè)備的自動(dòng)/手動(dòng)啟停，工藝數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理，工藝畫面動(dòng)態(tài)顯示，歷史和實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示記錄等功能。

2需求分析與設(shè)計(jì)方向

（1）硬件配置。該工程采用STEP7-400系列可編程控制器，用Profibus掛ET200和STEP7-300功能模塊。系統(tǒng)是具有快速處理能力的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是模塊化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，是用于工業(yè)和制造過(guò)程實(shí)時(shí)控制，具有體積小、內(nèi)存大、處理速度快、組態(tài)靈活和便利用戶支持的特點(diǎn)，在支持新技術(shù)的同時(shí)，提高了性能價(jià)格比。該P(yáng)LC系統(tǒng)由一個(gè)工程師站、一個(gè)操作員站組成，采用相同的上位機(jī)配置，為：P4 3.0G/2G內(nèi)存/22〃液顯/USB/網(wǎng)卡。（2）軟件配置。運(yùn)用STEP7軟件對(duì)PLC系統(tǒng)組態(tài)編程，STEP7即可以進(jìn)行復(fù)雜的儀控，又可以進(jìn)行常規(guī)的電氣控制。畫面監(jiān)控軟件選用WINCC軟件，該軟件操作簡(jiǎn)單，能夠動(dòng)態(tài)顯示工藝過(guò)程參數(shù)，并可設(shè)置重要參數(shù)的歷史趨勢(shì)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)，報(bào)警等。（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（參見圖1）。

3系統(tǒng)功能

該石灰窯系統(tǒng)的設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖啟停及電氣聯(lián)鎖保護(hù)。

根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，每臺(tái)設(shè)備既可以實(shí)現(xiàn)機(jī)旁手動(dòng)啟停，也可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)單機(jī)啟停，還可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖啟停。聯(lián)鎖可以在上位機(jī)選擇投入或者解除。

（1）機(jī)旁手動(dòng)。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均安裝機(jī)旁操作箱，主要是再設(shè)備檢修，或調(diào)試的時(shí)候使用，此時(shí)，將操作箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到‘機(jī)旁手動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)操作箱上的按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作，此時(shí)PLC不起作用。（2）PLC手動(dòng)。這時(shí)將操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置，設(shè)備處于PLC控制狀態(tài)，這時(shí)在上位機(jī)畫面上將PLC點(diǎn)到手動(dòng)，就可以對(duì)設(shè)備從上位機(jī)畫面進(jìn)行單機(jī)的控制了。（3）PLC聯(lián)鎖控制。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作箱打到自動(dòng)，并且上位機(jī)畫面在自動(dòng)聯(lián)鎖位置的時(shí)候，設(shè)備在PLC控制狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)聯(lián)鎖控制，無(wú)需干預(yù)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)鎖啟動(dòng)和停止。

4結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)論述了山東富倫鋼鐵公司環(huán)形套筒石灰窯的工藝及設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)是基于西門子S7400實(shí)現(xiàn)的，充分發(fā)揮了西門PLC配置靈活，控制可靠，編程方便和運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，為整個(gè)石灰窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證。該系統(tǒng)已在生產(chǎn)線上穩(wěn)定運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，為企業(yè)帶來(lái)了很可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳子琦.活性石灰豎窯窯型比選[J].煉鋼，1999（5）.