CN202902899U - 一种双o型石灰窑的微机网络控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双O型石灰窑的微机网络控制系统，包括CPU、上位机和下位机，所述的上位机通过串行接口或网络与CPU上的接口相连，所述的下位机与上位机相连；在所述的下位机中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块；所述的称重模块与设在用于称量原料电子称上的压式荷重传感器信号通讯；所述的下位机与设在料斗中的智能探测料位计进行信号通讯。该微机网络控制系统，可实现活性石灰生产从投入到产出全过程自动化作业。不但提高了产量和活性度，而且降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。经过试用表明，它不但稳定可靠、故障率低、抗干扰能力强，而且称量系统精度高、功能齐全、操作简便。

Description

一种双O型石灰窑的微机网络控制系统

技术领域

本发明涉及石灰窑，具体涉及一种双O型石灰窑的微机网络控制系统。

背景技术

目前，锻烧生石灰在我国已有悠久的历史，发展到现在，冶金、化工、建材各行业的用灰量越来越大，对石灰的品质的要求也越来越高。而我国目前用于生石灰生产还大量存在低成本的普通竖窑。普通竖窑生产存在很多缺点，如窑的利用系数低，在50%以下；耗能高，每吨灰用煤量在160kg（燃料折合）以上；由于普通窑炉绝大多数为上部开口或半开口结构，所以很难进行除尘，环境污染严重；加料和出灰几乎全靠人工直接操作，劳动强度大，严重损害了操作工的身体健康；质量不稳定，生、过烧、结瘤一般在30%以上，而且不能及时控制。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种双O型石灰窑的微机网络控制系统，以是其具有节能、环保、可自动控制等特点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双O型石灰窑的微机网络控制系统，包括CPU、上位机和下位机，所述的上位机通过串行接口或网络与CPU上的接口相连，所述的下位机与上位机相连；在所述的下位机中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块；所述的称重模块与设在用于称量原料电子称上的压式荷重传感器信号通讯；所述的下位机与设在料斗中的智能探测料位计进行信号通讯。

所述的上位机为工业控制机，在所述的工业控制机上设有人机操作界面。

所述的上位机与智能主令控制器相连；所述的智能主令控制器控制石灰窑上料系统的变频器。

所述的上位机与智能语音报警器相连。

所述的下位机为PLC，在所述的PLC中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块。

有益效果：与现有技术相比，本发明的双O型石灰窑的微机网络控制系统，具有自动化程度高、成品质量高、建造成本低、建成周期短、节能显著、环保达标等优点。采用微机网络控制系统，可实现活性石灰生产从投入到产出全过程自动化作业。不但提高了产量和活性度，而且降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。经过试用表明，它不但稳定可靠、故障率低、抗干扰能力强，而且称量系统精度高、功能齐全、操作简便。

附图说明

图1是双O型石灰窑的微机网络控制系统的结构示意图；

图2是双O型石灰窑的的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示，双O型石灰窑的微机网络控制系统，包括CPU、上位机和下位机，上位机通过串行接口或网络与CPU上的接口相连，下位机与上位机相连；上位机为工业控制机，在所述的工业控制机上设有人机操作界面。上位机与智能主令控制器相连，智能主令控制器控制石灰窑上料系统的变频器。下位机为PLC，在PLC中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块。称重模块与设在用于称量原料电子称上的压式荷重传感器信号通讯；下位机与设在料斗中的智能探测料位计进行信号通讯。上位机与智能语音报警器相连。

该微机网络控制系统，采用两级微机控制系统。上位机为研华工业控制机，下位机的控制核心部分采用西门子PLC（可编程序控制器）S7-300系统，其中含有数字量输入输出模块，模拟量输入输出模块，通讯模块，接口模块，集成的称重模块。系统操作界面采用德国WINCC人机接口软件。

PLC：采用西门子PLC S7系列，西门子PLC S7系列价格低、功能强、可靠性好，性价比高，并且便于维护、便于扩展，备件价格低，订货周期短是最理想的控制系统。

集成的称重模块：采用了西门子称重模块，集成在S7-300 PLC系统中。电信号（毫伏）由现场3个传感器（每个电子称3个压式荷重传感器并联，安装在平面三角形的三个角）直接传给称重模块。再经称重模块运算后变为重量值。通过PLC 总线直接传送CPU。这样就减少了数据传递的中间环节，同样增强了抗干扰能力。校秤使用西门子提供的称重组态软件，通过计算机串行接口进行校秤。过程简单、快捷，生产过程中如需校秤，可用控制系统程序由上位机下达指令，通过S7-300 PLC 直接进行。

上位机：采用研华IP 610 工业控制机，通过串行接口或网络（多炉系统）与CPU上的接口相连，工控机适应于工业控制场合，可以24小时连续工作，抗干扰、抗灰尘、散热、运行速度等各方面优于一般计算机。

人机操作界面：上位机操作界面采用德国WINCC人机接口软件。这种软件在工业控制中使用比较普遍。因其功能强大、易于掌握、使用方便、可靠性好、操作简单而受到欢迎。所有操作皆由鼠标完成，可进行参数显示、修改、设定，可以方便制作出动态工艺画面，操作画面，历史曲线、实时曲线等功能完善的画面。这种软件初学者易学、易掌握，特别适合于现场技术人员维护系统和完善系统功能。而且人机交流特别方便，操作员直接可在画面上操作现场的设备。

该微机网络控制系统主要完成混配、炉体煅烧、成品出灰三大部分的称量自动补偿及自动控制。具体功能如下：

（1）公用部分

a、在上位机上可随时设定风机运行速度，显示风速、风压；

b、显示压缩机空气压力，并设定压力报警值；

c、设定炉顶温度报警值；

d、对所有热工参数、压力、流量等值在上位机上用实时曲线、历史曲线、直方图、参数表等方式显示，并进行报警、统计、打印报表等处理；

e、每台设备的运行状态，可在工艺流程图中动态显示，并可在状态表中显示其运行、停止、故障、手动、自动等状态。可以用鼠标在计算机上手动操作（根据工艺要求）每台设备，使其运行、停止。

f、工业电视，分别对混配、炉顶、卷扬远距离监控。

g、由三个转换开关控制混配、炉体、成品出灰三系统自动手动状态，转换开关在零位时，所有受PLC控制的设备不能启动。

h、重要场所设有安全开关，以便在紧急状态下或检修时紧急停车，保证设备、人身安全，如卷扬、炉顶、混配、风机、出灰皮带等场所。

i、所有报警通过语音报警器报警，报警解除后再用复位按钮复位。

（2）混配部分

称重拟采用电子称量的基本模式，通过性能可靠的西门子专有称重模块和上位计算机相配合，采用称重补偿的计算方法。并采用两条皮带调速混料方式。可以完成以下功能。

a、在上位机上可随时设定石灰石、焦碳的重量值，显示其每次的称量值、误差值、班累积、总累积，自动计算下次设定值，并作历史曲线，交班时可对班累积清零，随时打印报表。

b、可对电子称可进行手工校零，设定给料机快振、慢振速度，皮带输送机运行速度，调节范围分别为：100T/d，0-20T/d，0-1m/s，0-1.2m/s。

c、在称量过程中自动调节变频给料机速度，当称重值在设定值（含上次误差、提前量）的90%以前，给料机按设定的快振速度振动，到达90%以后，进行慢速振动，直到100%停止。实现对石灰石、焦碳的自动精确称量。每批料间都进行误差自动补偿，超差报警并自动修正补偿量，零点自动跟踪。

d、经误差自动补偿后，长时间的生产，累积误差石灰石＜5kg,焦碳＜3kg，（人为因素及设备故障除外 ）。

方法：因每次终止给料后，由高度差引起的空间物料的不确定性。以及物料的颗粒大小、振给机的惯性等是最终称量精度的直接原因。若能准确估计终止给料时刻空间物料量，振动机的惯性等因素而提前终止给料，就能保证最终称量结果在给定范围内。根据本系统物料重复特点，利用过去的称量误差，对未来空间物料量进行估计，作为设定值的提前量，提前结束振动给料。同时采用差值补偿，最大限度的保障称量的精确。

e、对称量斗阀、电磁振动机、皮带机的自动联锁控制，调整振动机、皮带机速度，使两种物料在混配皮带上“头对头，尾对尾“，配料同步均匀。

f、与单斗联锁，保证单斗在下限位时才可进行混配。

g、各设备按顺序联锁控制，如其中一台设备出现故障，按联锁顺序自动停止相关设备，保证物料不乱洒。

h、称量时间不大于60秒，混配时间不大于50秒，且具有卡料不停机，报警自动解除，自动延时配料功能。

（3）炉体部分

a、单斗使用变频器控制，可改变单斗运行速度。在上位机上可随时改变单斗上料周期，设定单斗快速、慢速频率，在工艺流程图上动态显示单斗小车运行状态和位置。自动计算上料周期剩余时间并在工艺图上显示。统计出本班和总计上料次数，作历史记录及打印报表。

b、智能主令控制器可在生产时随时调整上下限位及加减速限位，实时检测单车位置，到达加速、减速位置时，PLC控制单斗变频器加速、减速运行，到达上下限位时，单斗准确停止在设定位置，并向其他设备提供联锁信号（如：炉顶设备、混配设备）。

c、上位机可设定变频布料器的运行速度，每次运行圈数，布料器上9个的限位开关接同、断开状态反馈布料器当前位置。根据工艺要求按九点方法定时、定位、递进均匀布料。在流程图上动态显示运行状态和位置。

d、上位机可设定料位计探料间隔（单斗上料几次，料位计探料一次，料位计仪表传过来的4-20ma信号，表示当前料面位置），动态显示运行状态，设定料面上、下限报警高度（提示并自动出灰）。显示料面高度，作历史记录、报警。

e、炉顶闸门卡料报警时，可随时人工干预，开启、关闭炉顶闸门，报警自动解除，流程图上动态显示开关状态及位置。

f、炉顶设有上过卷紧急限位开关，单斗过高时碰到上过卷限位，单斗立即停止运行并语音报警；卷扬滚筒设有松绳开关，当单斗卡在斜桥上或上过卷时，以及其他原因造成单斗的拉钢丝绳松弛时，碰到松绳开关，单斗立即停止运行并语音报警。

g、炉顶闸门、布料器、电磁振动机与单斗联锁，在单斗到达炉顶前自动顺序运行（打开），及顺序停止（关闭）。

h、炉体四层16点温度测量及完善的计算机实时曲线图。

i、炉顶温度，出灰温度，助燃风流量，压力测量和曲线显示。

（4）布料部分

布料对于石灰的均匀培烧十分关键。布料采用新型的九点布料器的布料方式。起始位与停止位依次步进80度。并由变频器可控速度。是炉内撒料均匀，并且在调节炉况时，可随意控制在任何角度布料。通过改变布料的制度和方式也可以起到调节纠正炉内温度偏烧问题。

（5）成品出灰部分

a、出灰部分与炉体料面连锁，当料面高于所设上限时自动启动出灰过程，低于所设下限时自动停止出灰过程，也可在需要时，人工用鼠标在上位机启动、停止出灰过程。

b、将出灰部分纳入整个控制系统。与其他有关设备联锁。

（6）一次助燃风的控制

助燃风对于石灰的培烧以及控制生烧，过烧十分关键。我们采用变频器控制助燃风机的转速，以达到控制流量的目的。变频器由PLC直接控制，同时PLC通过与上位计算机通讯，风流量可由计算机设定和细致的调节。其助燃风的调节要综合考虑废气温度，预热层，煅烧层和冷却层的温度变化。这些变化由上位计算机的温度折线图和趋势图给出。由操作人员综合考虑。

（7）斜桥和卷扬

采用变频控制卷扬料车，配合智能主令控制器，实现料车启动、停止、运行平稳。加减速、上下到位准确。故障率几乎为零。每个上料周期不大于300秒。同时可以根据炉况，在上位机设定和显示上料周期。并可以调节。上位机工艺图可以显示个个设备的运行状态，并准确的显示料车运行在斜桥上的准确位置。

1）、自动和手动系统双备用。除现场操作箱的手动操作外，全部操作也可以用鼠标在工控机上完成。

2）、取消了中间连锁继电器（隔离继电器除外）。

3）、取消了所有二次仪表（如：压力、流量、温度仪表），所有数据在计算机上显示，由打印机打印。 

4）、主要设备（风机、单斗、给料机、皮带、布料器等）都用变频器代替原有接触器，改善了系统的性能，减少了维修量，加强了系统的可靠性。

5）、完善的WINCC人机界面操作系统。系统的所有参数及设备的停运和运行状态均有显示。各种参数曲线可供操作人员随时掌握系统整体的运行状态。其中象提升等动态设备，画面上有与现场同步的动态显示。

6）完善的西门子智能称重模块配料称量和补偿系统。

7）、可靠的石灰炉料位计和智能主令等专有的使用设备。

8）、完善的现场摄像监视系统。

9）、可靠的西门子PLC，变频器和工业计算机两级微机自动化系统。

本发明在石灰竖炉控制中，采用微机网络控制系统。吸取了仪表控制系统、电气控制系统和普通计算机控制系统的长处。实现活性石灰生产从投入到产出全过程自动化作业。不但提高了产量和活性度，而且降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。经过近十几年的使用表明，它不但稳定可靠、故障率低、抗干扰能力强，而且称量系统精度高、功能齐全、操作简便。

Claims (5)

1.一种双O型石灰窑的微机网络控制系统，其特征在于：包括CPU、上位机和下位机，所述的上位机通过串行接口或网络与CPU上的接口相连，所述的下位机与上位机相连；在所述的下位机中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块；所述的称重模块与设在用于称量原料电子称上的压式荷重传感器信号通讯；所述的下位机与设在料斗中的智能探测料位计进行信号通讯。

2.根据权利要求1所述的双O型石灰窑的微机网络控制系统，其特征在于：所述的上位机为工业控制机，在所述的工业控制机上设有人机操作界面。

3.根据权利要求1所述的双O型石灰窑的微机网络控制系统，其特征在于：所述的上位机与智能主令控制器相连；所述的智能主令控制器控制石灰窑上料系统的变频器。

4.根据权利要求1所述的双O型石灰窑的微机网络控制系统，其特征在于：所述的上位机与智能语音报警器相连。

5.根据权利要求1所述的双O型石灰窑的微机网络控制系统，其特征在于：所述的下位机为PLC，在所述的PLC中集成有数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通讯模块、接口模块和称重模块。

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