回转窑自动控制系统|回转窑控制柜

一、系统概述 

    回转窑是指旋转煅烧窑(俗称旋窑)，属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为：水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。

    水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。

    冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧，铬、镍、铁矿氧化焙烧，耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝，化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。

    石灰窑(即活性石灰窑)用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。 

    回转窑结构简单，生产过程控制方便可靠、易损件少、运转平稳、出窑产品质量高，同时可以大大降低粉尘污染，提高资源利用率，并符合国家有关产业政策。

    为了保证整个系统*可靠和生产的连续性、提高自动化水平、适应回转窑工艺要求，我公司基于“集中管理、分散控制”的模式和数字化、信息化工程的思想，采用PLC和监控软件设计出先进、可靠、*、*且便于进一步扩充的集过程控制、监视、管理于一体并且具备良好开放性的回转窑配电监控系统，实现了回转窑生产过程的：实时监控、数据分析及优化，为操作人员和管理者提供了简便灵活的控制手段和准确的计量数据。

 二、系统特点

    回转窑配电控制系统可应用于建材、冶金、化工及耐火材料等工业领域。使用本系统可有效提高控制精度、提升产品质量、大大降低工人劳动强度、提高工作效率、改善工作环境，基本做到生产车间无人化、控制功能集中化，降低企业生产成本和管理强度，提升企业生产装备技术水平和产品的科技含量。

灵活的控制方式

方便的远程监控

简单的现场操作

成熟的行业应用

 三、系统方案：

 （一）设计原则：

 系统在系统设计、设备选型和实施过程中遵循以下原则：

  技术成熟：成熟的控制技术是系统稳定运行的保证， 设计中要尽可能使用经过实践验证的控制技术。

 通用性：在选型过程中充分考虑设备使用维护及备件购买的方 便性，在满足设计要求的情况下尽可能选择通用电气产品。

 标准性：在选型中使用标准方法， 设备厂商标准产品。

 可靠性：尽可能的增加异常检测， 系统的容错性，提高系统可靠性； 故障停机时间缩短到小。

 扩展性：在满足目前生产工艺的要求前提下， 预留控制点并可方便的扩展模块。

 （二）总体设计：

 1.工艺流程：

   回转窑的筒体由钢板卷制而成，筒体内镶砌耐火衬层，且与水平线成规定的斜度。回转窑的筒体由两个或三个托轮组支撑在底座上。正常运转时由主传动电机向筒体传递动力，驱动回转窑旋转。物料由窑尾（筒体的高端）进入窑内煅烧。由于筒体的倾斜和缓慢的回转，物料受径向力和轴向力双重作用，从窑尾向窑头（从高端向低端）移动，并不断翻滚，依据工艺经过不同的温度带完成分解和烧成，后生成熟料经窑头罩进入冷却机冷却。燃料由窑尾燃烧装置进入窑内，燃烧生成的废气与物料经过热交换后由窑尾经除尘器和排风机导出。

 2、设备组成：

     回转窑生产设备主要由煤粉制备系统（燃料为天然气或煤气是无此设备）、回转窑、冷却机、增湿塔和预热器（工艺不同可能无此设备）、除尘器等组成。

四、配电方案：

       变频调速技术近年来飞速发展，在很多行业内*了非常广泛的应用。与传统的电磁调速和直流调速技术相比交流变频调速器具有明显的优势。首先是技术成熟、性能稳定，采用变频技术拖动和控制用电设备可以提高设备的运转率和台时产能。其次采用变频器后供电系统的功率因数比直流调速系统具有明显的提高，节能效果明显。第三由于不存在直流电机传动时的电刷和换向器故障，而且变频器的保护能力强、启动平稳、无冲击，可以延长机械设备使用寿命和生产周期，从而降低设备的维护检修费用。

     回转窑主机、排风机、进料机、罗茨风机、选粉机等均采用先进的变频、调速控制系统。回转窑、罗茨风机和排风机的功率一般都比较大，采用变频调速技术控制和拖动这类设备节能效果非常明显。给料机和选粉机采用变频器控制可以达到调速准确、运行平稳的效果。

     对于球磨机、冷却机等功率比较大但不需要调速的设备，我们根据不同的需要设计成频敏变阻启动或星三角降压启动的方式，满足设备的配电和拖动的要求，同时减小对工厂供电设备的冲击。如斗式提升机、链板输送机、螺旋输送机等常规的用电设备按照有关标准和规定设计。

     形象的操作监控画面不仅实现了所有的用电设备集中远程控制并且为现场管理人员提供了丰富的动态生产数据以及系统的远程就地切换功能为保证生产的*运行，降低能耗，提*率起到了关键性作用。

五、控制方案：

    为了保证整个系统*可靠和生产的连续性，适应回转窑工艺要求。*有运行稳定的控制系统。

      该系统I/O测点较多、硬件条件要求较高以及现场生产的实际情况我们采用以西门子S7-300 PLC为核心的控制单元及DCS设计理念的计算机控制系统。

      控制系统实现的功能包括：回转窑工艺参数（温度、压力等）实时监控，根据设备启停顺序，控制设备启停，保证设备正常运转，并具备手/自动转换功能；煤粉秤及皮带秤的启停、标定、料量给定、调节、计量、反馈、显示功能。根据工艺要求，完成相应的设备顺序启停、故障报警、紧急停车等功能，并具备手自动转换功能，同时完成料仓料位的自动检测；整个回转窑工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监控、管理、历史数据趋势存储以及报表打印

 1、 S7-300控制系统：

       本系统以PLC和监控计算机为核心，以工业以太网作为系统骨干网络，将PLC控制站和监控计算机连接起来，构成一个分布式控制系统。

本系统系统具有以下特点：

        先进性。采用了先进的软、硬件，而且着眼于企业“管控一体化”的需求，贯彻了数字化、信息化的先进思想，使企业生产数据的进一步智能应用成为现实。该方案使控制系统有机地成为企业整个IT架构的一部分。

        高可靠性。控制系统在严格的工业环境下长期、稳定地运行。系统组件的的设计符合真切的工业等级，满足国内、国际的*标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。 

 

优良的开放性。开放性好的TCP/IP协议协议，可以轻松进行系统扩展。

   组态软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供丰富的API编程接口，同时也为世界各大厂商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron等的设备提供了完善的驱动程序库，从而可以将其它系统轻松接入本系统。

         SIMATIC S7-300作为主站，可通过扩展的以太网接口（选件）通过全局数据（GD）通讯，网络上的站点之间可周期地交换数据包。应用通讯功能块，网络上各站点之间进行基于事件驱动的通讯。可通过MPI、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 

     通过对step7的软件编程，在操作站反应S7-300中的数字信息，并可对S7-300中的变量进行写操作。

        STEP 7 软件中执行·在 S7 程序中插入诊断功能块· 导出硬件组态（cfg 文件）将模块变量传送至 WinCC 。

        WinCC 软件中执行·在 WinCC 画面中中插入诊断 OCX 控件·将传送过来的模块变量与诊断 OCX 控件连接· 指定所导出的硬件组态的路径（cfg 文件）。

2、监控系统：

       上位机监控系统设一台工程师站和四台操作员站，选用原装DELL(用户可指定)计算机，每台机器上装有网络通讯卡，它们各通过工业以太网与S7-300系统的通讯处理器CP343-1通讯口连接，实现了数据交换。

        监控组态软件不仅有监控和数据采集（SCADA）功能，而且有组态、开发和开放功能，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。我们在此监控系统中采用西门子公司的WINCC6.0组态软件，WINCC是Windows Control Conter（视窗控制*）的简称，它运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监控画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。

       郑州中威环保设备有限公司设计的回转窑烧嘴及燃控系统燃料量和空气量的合理配合是保证回转窑煅烧温度的关键。实现使燃料量和空气量能根据产量和热值等参数进行动态调整、流量限幅报警，越限报警、无扰动切换、非线性PID调节等功能使该系统故障率低、运行可靠、燃烧更趋合理，焙烧温度稳定、并能大幅度降低煤气单耗提高*性。

        无线测温收发装置的使用。窑内温度是回转窑工艺的重要参数，是判断窑内工况的一手段，所以不能有任何差错。可选用无线测温收发装置，采集到热电偶的信号，通过安装在窑体的发射装置将现场信号发射，控制室内的接受装置接受信号，并转换成电流信号传输到S7-300的AI通道。无线测温收发装置的使用，可避免由于接触不良造成的信号丢失，也节省了敷设线路的人工成本，并避免了线路故障造成的影响。

        增加窑头罩负压的检测：回转窑工艺全过程是一个负压生产工艺，窑内正压可能造成对设备和人员伤害，并直接影响全线工艺操作。所以我们增设该监控点，有利于主控对热风系统的合理操作，并可在现场设置显示表，方便岗位人员根据窑内压力情况对设备操作，防止了由于正压造成的烧伤事故。

 六、 结束语：

        回转窑设备自动控制系统自投产以来一直运行稳定,为企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益。系统中PLC控制器发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和功能强大的优点，给整个系统的稳定性带可靠的保证。变频调速技术的应用也充分的满足了生产的需要，提高了设备的产能、节约了大量的检修费用，同时也取得了明显的节能效果。