石灰竖窑自动控制系统中Opto22 PAC 控制器的应用

减小字体 增大字体 作者:孟繁楠  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-07-21 12:23:54

 一、自控系统设计要求
  石灰窑生产的原料主要是石子(石灰石),成品是生石灰。在竖窑的加料口加入石灰石,经过煤气燃烧,煅烧成生石灰,输出到成品料仓。控制系统主要包括石灰石筛选、上料系统,煅烧系统,冷却空气循环系统,助燃空气循环系统,废气除尘循环系统,成品出窑、运输系统以及配套的煤气加压 泵站、液压站。新建石灰窑工艺设计先进,自动化程度高,所有设备具备机旁手动、半自动、全自动 三种控制模式,并具备设备故障诊断报警功能。
  根据用户和工艺设计的要求,石灰窑的控制系统分为三级监控系统。分别为车间生产管理级、窑 前生产操作级 、现场控制级。
  1、车间生产管理级
  面向生产管理人员,使用微软的 SQL 2000 作为数据服务器,对生产中的各种数据进行存储、 管理、产生各种生产报表。
  2、窑前生产操作级
  面向生产操作人员,由两套工业控制计算机作为 HMI,在 HMI 的监控画面上显示各种设备的
  工况参数,并通过 HMI 来对生产过程进行控制调节。根据生产情况可选择半自动、全自动工作模式。当生产中出现异常时,在 HMI 上显示报警信息。正常情况下,两台 HMI 分别监控两座竖窑的情况,在一个 HMI 出现问题时,可互为冗余,确保生产的正常进行。
  3、现场控制级
  面向生产过程,由过程控制器以及现场智能 I/O 处理器、各种模板构成,为基础测控级。完 成生产现场大量压力、温度、流量的采集和处理,对生产过程进行控制。自动控制系统通过对由 振动给料筛、板链式提升机、电子秤量斗、单斗提升机,拖板出料机、卸料闸板、振动给料机构 成的竖窑筛选、加料、卸料系统的自动控制,实现原料的筛选、加料、卸料的自动化。在出料过 程中为保证石灰竖窑的密闭型,必须确保上下卸料闸板只有一个同时处于开启状态。煤气加压机、 助燃风机、冷却风机是变频器控制下的罗茨风机,通过对煤气压力、助燃空气压力、冷却空气压 力的 PID 调节,达到恒压控制的要求。控制系统不间断的对煤气压力进行监视,当出现煤气压力 过低,危及到生产的安全进行时,立即自动切断煤气截止阀。按照工艺要求窑顶废气压力必须控 制在-0.2Kpa 到+0.2Kpa 的允许范围内,控制系统通过对引风机入口阀开口度的 PID 调节,达到 设计要求。控制系统还包括除尘、液压站、带式输送机、刮板机、以及各种电动阀门的控制。
  二、系统硬件选型及特点
  为了满足以上的设计要求,在本项目中我们选择了美国 OPTO22 公司推出的基于以态网的过 程自动化控制器 SNAP-PAC-S1。
  SNAP-PAC-S1 过程控制器 CPU 为主频 266MHz、32 位、带浮点协处理器,内存为 32M 的 RAM、8M 电池后备 RAM、16M 的 Flash EEPROM,提供强大的处理能力和运算功能。PAC 控制器可以同时运行 32 个任务,现场智能 I/O 单元完成 PID 功能,适应实时工业控制、远程监控、数据采集的要求。能够处理多种自动控制任务,包括开关量、模拟量、串行数据处理、PID 调节。PAC 控制器有支持多种通讯协议,带有 2 个 RS-232 接口、1 个 RS-485 接口。
  PAC-S1 控制器带有两个独立的 10/100M 自适应 Ethernet 网络接口,通过软件配置及可以实 现控制器、智能 I/O 处理器的冗余,也可以通过网络分段的办法把控制网络和生产管理网络可靠隔离。
  由于本项目使用的开关量 I/O 点比较多,开关量选择的是 32 通道输入模块 SNAP-IDC32 和 32通道输出模块 SNAP-ODC32,以及配套的信号转接板 SNAP-IDC-HDB 和 SANP-ODC-HDB。根据工艺的需要智能 I/O 处理器选择了带 PID 调节的 SNAP-B3000-ENET。
  控制系统共有输入、输出信号近 800 点,其中包括开关量输入/输出信号、4-20mA 输入/输出信号热电偶、热电阻信号。
  三、软件开发及系统功能
  本项目使用得工业组态软件是 OPTO22 公司的 SNAP PAC 控制器软件开发包 ioProject Professional。ioProject Proessional 是一套功能齐全的控制器和 HMI 开发软件包,快速、高效的OPC SERVER 和硬件配置诊断工具包,使用该软件包可以完成控制项目的全部功能。其中包括控制策略开发软件 ioControl,HMI 开发软件 ioDisply,硬件配置诊断软件,同时提供的 OPC Server 为第三方软件提供数据接口。
  1、ioControl 是 OPTO22 的可视化编程、调试工具,是一种基于流程图的语言,它使开发控制程序变得容易而且直观。同时还提供完整、强大的命令集以及 OptoScript 编程语言用于复杂的工业控制应 用。使用 ioControl 用户很方便对硬件进行组态、编程、下载、在线跟踪调试。
  在本系统中不仅要对竖窑生产过程中的各种工况监视,还要对各种设备进行控制。这里对主要的加料 出料系统的工艺及控制流程图加以说明。 (1)竖窑加料设备和工艺

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