CN1317113C - 水泥生产监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用计算机对水泥生产线进行管理、控制，尤其是水泥生产监控系统，由通过以太网联接的配料控制系统和网络管理系统成，配料控制系统包括若干子系统，子系统采集并保存所需的现场数据，依据设定的工艺参数控制本工艺段相应设备，网络管理系统对所有子系统采集的现场数据收集处理后供管理人员查询，管理人员根据查询结果结合生产需要调整相应工艺参数，网络管理系统将修改后的工艺参数传给配料控制系统，从而改用新的工艺参数进行现场控制，实现了水泥生产的生产原材料管理，生产配料工艺控制，设备管理，生产成本核算的自动化，提高了生产效率和生产管理能力，降低了生产成本。

Description

水泥生产监控系统

技术领域

本发明涉及使用计算机对水泥生产线进行管理、控制，尤其是水泥生产监控系统。

背景技术

随着计算机技术、控制技术、通讯技术的迅猛发展，计算机控制系统在工业过程控制领域发挥了重要的作用，创造了不可忽视的经济效益和社会效益，随着社会竞争的不断加剧，市场对生产企业的要求更加严格，不仅仅是要求生产出合格的产品，而且还必须具有非常低的生产成本，这就迫使企业不断挖掘自身的生产潜力，管理控制一体化是必然的趋势和要求。

目前兴建或改造中的大中型水泥生产线很多采用了DCS(集散控制系统)，其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制，虽然DCS以其杰出的特点对广大水泥企业有强大的吸引力，但其昂贵的硬件费用、软件开发费，令诸多水泥厂可望而不可及，即使应用软件由国内自行编制，其硬件费用一般用户也难以承受，从而限制了DCS在水泥工业生产过程控制中的应用，虽然目前电子产品的价格不断下降，导致了以电子产品为基础的计算机控制系统的价格亦有较大幅度的降低，但是这种价格下降仍然不能满足工业企业尤其是中小规模工业企业的要求，还有很多中小规模的水泥企业仍处于自动化水平相对滞后的阶段，仍使用传统仪表甚至靠人工进行监控，这对提高产品质量和产量，节能降耗，加强企业竞争力来说都是不利因素。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种低成本的水泥生产监控系统，减少了中间传达控制环节，降低了控制环节的漏洞，提高了生产工艺的稳定性，为设备的高效，安全运转提供了有力的保障。

本发明的技术方案是：

一种水泥生产监控系统，其特别之处在于，由通过以太网连接的配料控制系统和网络管理系统构成，由于在实际中配料控制系统和网络管理系统可能物理距离较远，因此可增加若干交换机以便于组网；

配料控制系统包括若干子系统，子系统的数量由组成整个生产线的需控制的工艺段的数量而定，在水泥生产线中通常有三个主要的工艺段，分别是水泥生料控制工艺段、立窑控制工艺段、水泥成品控制工艺段，其中每个子系统采集并保存所需的现场数据，并依据设定的工艺参数分别控制本工艺段的相应设备；

相应的整个配料控制系统包括水泥生料控制子系统、立窑采集子系统、水泥成品控制子系统，其中水泥生料控制子系统采用工控机作为主机，其包括

a、生料控制参数设定及校正模块，用于设置水泥生料控制子系统所需的工艺参数，如磨产量、秤体给定量、物料配比、秤体物料设置、物料种类设置、系统结算时间设置、控制周期时间设置、数据采集端口设置，信号控制端口设置，并根据标定设置值校正所输入的工艺参数，以防止误输入而造成严重后果；

b、生料控制数据采集模块，通过传感器采集现场生料设备的工作状态数据并保存到本地数据库中，现场生料设备主要包括生料原料库、破碎机、球磨机、若干生料电子秤，生料控制数据采集模块通过传感器分别采集生料原料库的物料位置、球磨机电机的电流及前后轴瓦的温度、破碎机电机的电流及前后轴瓦的温度、所有生料电子秤的称料仓重量信号；

c、生料现场控制模块，根据生料控制参数设定及校正模块预设的工艺参数以及生料控制数据采集模块提供的现场生料设备的工作状态，来控制现场生料设备，主要是生料现场控制模块通过若干生料电子秤的上下料控制器对配料过程中各种原料的配比进行控制；

d、生料控制网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将生料控制数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询，接收网络管理系统的数据传送至生料控制参数设定及校正模块以调整工艺参数，其中生料控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接；

立窑采集子系统采用工控机作为主机，其包括

a、立窑数据采集模块，通过传感器采集现场立窑设备的工作状态数据并保存到本地数据库中，所述现场立窑设备包括生料成品库、立窑窑体、立窑风机、成球机，所述立窑数据采集模块通过传感器分别采集生料成品库的物料位置、成球机的供水流量、立窑温度、立窑风机电流及前后轴承温度；

b、立窑控制网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将立窑数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询，其中立窑控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接；

水泥成品控制子系统采用工控机作为主机，其包括

a、成品控制参数设定及校正模块，设置水泥成品控制子系统所需的工艺参数如磨产量、秤体给定量、物料配比、秤体物料设置、物料种类设置、系统结算时间设置、控制周期时间设置、数据采集端口设置，信号控制端口设置，并根据标定设置值校正所输入的工艺参数，以防止误输入而造成严重后果；

b、成品控制数据采集模块，通过传感器采集现场成品设备的工作状态数据并保存到本地数据库中，现场成品设备具体包括成品原料库、水泥成品库、破碎机、球磨机、若干成品电子秤，成品控制数据采集模块通过传感器分别采集成品原料库的物料位置、水泥成品库的物料位置、球磨机电机的电流及前后轴瓦的温度、破碎机电机的电流及前后轴瓦的温度、所有成品电子秤的称料仓重量信号；

c、成品现场控制模块，根据成品控制参数设定及校正模块预设的工艺参数以及成品控制数据采集模块提供的现场成品设备的工作状态，来控制现场成品设备工作，主要是成品现场控制模块通过若干成品电子秤的上下料控制器对配料过程中各种原料的配比进行控制；

d、成品控制网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将成品控制数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询，接收网络管理系统的数据传送至成品控制参数设定及校正模块以调整工艺参数，其中成品控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接；

整个配料控制系统的软件部分采用Lab Windows/CVI软件作为编程工具。

网络管理系统对构成配料控制系统的所有子系统，具体是水泥生料控制子系统、立窑采集子系统、水泥成品控制子系统采集的现场数据收集处理后供管理人员查询，管理人员根据查询结果结合生产需要调整相应工艺参数，网络管理系统将修改后的工艺参数传给配料控制系统，从而改用新的工艺参数进行现场控制；

网络管理系统包括

信息查询统计模块，可按管理人员的要求查询配料控制系统所采集的现场数据，并对原始数据进行分析、汇总以形成班报表和月报表；

信息录入修改模块，管理人员可根据需要录入新的工艺参数或对原有工艺参数进行修改，修改后的数据传给配料控制系统从而完成工艺参数的重新设定。

网络管理系统可设置多个通过交换机连接的终端设备，终端设备可采用PC机，分别安装在工艺管理部门、化验室、设备管理部门、生产管理部门、财务核算部门、物资管理部门、销售部门，其中设备管理部门、生产管理部门可通过终端设备随时监控并调整现场设备运行情况，化验室根据产品检验结果通过终端设备调整原料配比，以适应不同的产品及品质需要，其它部门可通过终端设备查询所需信息。

本发明提出了一种低成本的水泥生产监控系统，实现了水泥生产的生产原材料管理，生产配料工艺控制，设备管理，生产成本核算的自动化管理，提高了生产效率和生产管理能力，降低了生产成本。

附图说明

附图1为本发明的网络拓扑结构框图；

附图2为本发明中配料控制系统的功能结构框图；

附图3为本发明中网络管理系统的功能结构框图；

附图4为本发明中配料控制系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

本发明在一水泥生产企业试运行的情况，

该企业有三座立窑，水泥成品生产线一条，水泥生料生产线一条，以前采用普通的配料控制系统，电子秤采用失重秤，由于原有配料系统是单机系统不能打印配料报表，生产工艺控制复杂，决定采用本发明替换原有配料控制系统。

为最大限度利用原有设备，降低改造成本，保留了原有的电子配料称部分，仅仅淘汰原配料控制微机。

为了更好的对生产工艺进行监控，增加了生产现场设备监控点，包括三台立窑温度，立窑风机电流及前后轴承温度，四台球磨机前后轴瓦温度，球磨机电机的电流及前后轴瓦的温度，还有其他一些大型设备的温度和电机电流共三十余处，设备管理部门，工艺管理部门可以通过各自与网络管理系统连接的终端设备随时查阅以上工艺监测点的记录。

现有十二路水泥成品电子秤和十四路水泥生料电子秤需要配料控制，配料方案直接由化验室通过与网络管理系统连接的终端设备控制，生产现场不再需要配料控制人员，工艺管理部门可以通过与网络管理系统连接的终端设备随时查阅以上工艺配方的记录。

根据财务预算方案的实施，要求财务核算部门、物资管理部门及时准确的核算各个班次的产量及原料消耗量，该工作可以通过分别在财务核算部门、物资管理部门的与网络管理系统连接的终端设备来实现。

在工艺管理部门、化验室、设备管理部门、生产管理部门、财务核算部门、物资管理部门、销售部门分别安装与网络管理系统连接的终端设备以供控制，查询，统计。

由于生产现场和管理部门相距较远，所以采用粗缆+交换机的以太网组网方式连接配料控制系统和网络管理系统。

控制系统的软件部分采用Lab Windows/CVI软件作为编程工具。

经过三个多月的实践应用，本发明达到了设计要求，取得了良好的经济效益。

下面是本发明采用的相关技术：

1)、Lab Windows/CVI软件

由于水泥生产监控系统不仅仅是完成配料操作，还具有监控其他设备的多功能特点，采用工业组态软件显然不能完成要求，因此本发明中采用NATIONAL INSTRUMENTS公司的Lab Windows/CVI作为编程工具平台，为以后的各类数据如声音，震动信号的采集、分析，更高级的人工智能技术的应用提供了可靠保障。

2)、以太网(Ethernet)

由于本发明是面向管控一体化的工业水泥生产监控系统，所以它不仅仅是各类设备的监控操作，而且还必须提供开放灵活的数据平台、网络平台，本系统采用以太网作为工业控制网络协议，在本系统中，以太网沟通下层的工业控制层和上层的企业管理信息网络，起到了融合二者的桥梁作用。

Claims (3)

1、一种水泥生产监控系统，其特征在于：

由通过以太网连接的配料控制系统和网络管理系统构成；

所述配料控制系统包括水泥生料控制子系统、立窑采集子系统、水泥成品控制子系统，其中水泥生料控制子系统包括

a、生料控制参数设定及校正模块，设置水泥生料控制子系统所需的工艺参数，并根据标定设置值校正所输入的工艺参数；

b、生料控制数据采集模块，通过传感器采集现场生料设备的工作状态数据并保存到本地数据库中；

c、生料现场控制模块，根据生料控制参数设定及校正模块预设的工艺参数以及生料控制数据采集模块提供的现场生料设备的工作状态，控制现场生料设备工作；

d、生料控制网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将生料控制数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询，接收网络管理系统的数据传送至生料控制参数设定及校正模块以调整工艺参数；

立窑采集子系统包括

a、立窑数据采集模块，通过传感器采集现场立窑设备的工作状态数据并保存到本地数据库中；

b、立窑采集网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将立窑数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询；

水泥成品控制子系统包括

a、成品控制参数设定及校正模块，设置水泥成品控制子系统所需的工艺参数，并根据标定设置值校正所输入的工艺参数；

b、成品控制数据采集模块，通过传感器采集现场成品设备的工作状态数据并保存到本地数据库中；

c、成品现场控制模块，根据成品控制参数设定及校正模块预设的工艺参数以及成品控制数据采集模块提供的现场成品设备的工作状态，控制现场成品设备工作；

d、成品控制网络通讯模块，通过以太网与网络管理系统连接，将成品控制数据采集模块采集的数据传送至网络管理系统供查询，接收网络管理系统的数据传送至成品控制参数设定及校正模块以调整工艺参数。

所述网络管理系统包括

信息查询统计模块，可按管理人员的要求查询配料控制系统中所有子系统所采集的现场数据，并对原始数据进行分析、汇总以形成班报表和月报表；

信息录入修改模块，管理人员可根据需要录入新的工艺参数或对原有工艺参数进行修改，修改后的数据传给配料控制系统从而完成工艺参数的重新设定。

2、如权利要求1所述的水泥生产监控系统，其特征在于：

所述现场生料设备包括生料原料库、破碎机、球磨机、若干生料电子秤，所述生料控制数据采集模块通过传感器分别采集生料原料库的物料位置、球磨机电机的电流及前后轴瓦的温度、破碎机电机的电流及前后轴瓦的温度、所有生料电子秤的称料仓重量信号，所述生料现场控制模块通过生料电子秤的上下料控制器对生料的配料过程进行控制，所述生料控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接；

所述现场立窑设备包括生料成品库、立窑窑体、立窑风机、成球机，所述立窑数据采集模块通过传感器分别采集生料成品库的物料位置、成球机的供水流量、立窑温度、立窑风机电流及前后轴承温度，所述立窑控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接；

所述成品设备包括成品原料库、水泥成品库、破碎机、球磨机、若干成品电子秤，所述成品控制数据采集模块通过传感器分别采集成品原料库的物料位置、水泥成品库的物料位置、球磨机电机的电流及前后轴瓦的温度、破碎机电机的电流及前后轴瓦的温度、所有成品电子秤的称料仓重量信号，所述成品现场控制模块通过成品电子秤的上下料控制器对成品的配料过程进行控制，所述成品控制网络通讯模块通过交换机与网络管理系统连接。

3、如权利要求1所述的水泥生产监控系统，其特征在于：

网络管理系统可设置多个终端设备，分别安装在工艺管理部门、化验室、设备管理部门、生产管理部门、财务核算部门、物资管理部门、销售部门。

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